李 丹

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng)618000）

FANUCαi主軸模塊具有較高的輸出功率和轉(zhuǎn)矩，與FANUC 16/18/20配套使用，應(yīng)用廣泛。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中，稱之為SPM（Spindle Amplifier Moduie）-主軸放大器模塊。其接口圖-如圖1所示。

圖1 αi主軸放大器模塊接口圖

當(dāng)SPM上七段顯示管出現(xiàn)“02”報(bào)警號(hào)時(shí)，表示實(shí)際檢測(cè)到的主軸速度與M03或M04中給定的指令值相差過(guò)大。本文將詳細(xì)分析該報(bào)警產(chǎn)生的原因、診斷方法和維修實(shí)例。

1 02報(bào)警號(hào)原理分析

在FANUCαi數(shù)字伺服系統(tǒng)中，由電源模塊（PSM）、主軸放大器模塊（SPM）、伺服放大器模塊（SVM）三部分組成。FANUC電源模塊（PSM）和主軸放大器模塊（SPM）的連接如圖2所示。

圖2 電源模塊（PSM）和主軸放大器模塊（SPM）的連接

在圖2（右下方）處，接口JY2接收主軸電機(jī)的速度反饋，經(jīng)過(guò)速度檢測(cè)，在CPU+LSI中與來(lái)自CNC的主軸指令信號(hào)進(jìn)行比較，若相差過(guò)大則產(chǎn)生“02”報(bào)警。

引起“02”報(bào)警號(hào)的原因主要有：

（1）機(jī)械負(fù)載過(guò)重[1]；

（2）速度反饋信號(hào)不良；

（3）電動(dòng)機(jī)局部短路或相序不正確；

（4）主軸放大模塊（SPM）不良（如IGBT或IPM不良）；

（5）“02”報(bào)警如產(chǎn)生電機(jī)加減速過(guò)程中，則是參數(shù)PRM4082設(shè)定不當(dāng)[2]。

參數(shù)PRM4082：不進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)的時(shí)間。比如數(shù)控機(jī)床的負(fù)載慣量較大，追蹤主軸指令速度達(dá)到穩(wěn)定值的所需加減速的時(shí)間也較長(zhǎng)。而該參數(shù)值過(guò)小時(shí)，在加減速的過(guò)程中，有可能出現(xiàn)“02”報(bào)警，但系統(tǒng)本身運(yùn)行是正常的。

（6）錯(cuò)誤設(shè)定了輸出限制參數(shù)PRM4028、4029.

當(dāng)PRM4028參數(shù)設(shè)定值為1~9時(shí)，可限制主軸電機(jī)的輸出功率，造成負(fù)載過(guò)大的假象，使主軸的速度下降，出現(xiàn)“02”報(bào)警。PRM4029是參數(shù)PRM4028的百分比。

2 “02”報(bào)警號(hào)診斷方法和步驟

針對(duì)上述引起“02”號(hào)的原因，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，給出了相應(yīng)的診斷方法與步驟：

（1）報(bào)警在加減速過(guò)程出現(xiàn)“02”報(bào)警，修改參數(shù)PRM4082，設(shè)定值加大，接近數(shù)控機(jī)床達(dá)到穩(wěn)定速度的加減速時(shí)間。

（2）機(jī)械負(fù)載過(guò)大，分兩種情況：第一，檢查參數(shù)PRM4028、4029的設(shè)置，將 PRM4028設(shè)定為 0，即不限制主軸電機(jī)的輸出功率；第二，可通過(guò)“主軸監(jiān)視畫面”查看主軸的負(fù)載表，如果負(fù)載確實(shí)過(guò)大，可改變切削條件。具體操作：按SYSTEM，連續(xù)按，顯示以下畫面[SV.PARA SP.PARA（]操作），按軟鍵[SP.PARA]，顯示“主軸設(shè)定”畫面，有[SP.SET SP.TUN SP.MON]（操作）軟鍵 ，按[SP.MON]進(jìn)入“主軸監(jiān)視畫面”（見(jiàn)圖3），其中主軸是否過(guò)載可以從“負(fù)載表”得到確認(rèn)[3]。

圖3 主軸監(jiān)視畫面

（3）檢查速度反饋信號(hào)是否正常：不啟動(dòng)主軸，用手盤電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)以較快的速度轉(zhuǎn)起來(lái)，比較主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速與實(shí)際指令是否基本一致（見(jiàn)圖3中的“電機(jī)速度”）。如果相差很大，說(shuō)明主軸速度傳感器或速度反饋回路有問(wèn)題。

（4）檢查電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力線是否正常，動(dòng)力線可用萬(wàn)用表或兆歐表測(cè)量出。

（5）檢查電動(dòng)機(jī)的相序是否接錯(cuò)。可在啟動(dòng)時(shí)，主軸來(lái)回轉(zhuǎn)幾下，如果出現(xiàn)“02”報(bào)警，說(shuō)明相序有錯(cuò)。

（6）檢查IGBT或IPM模塊，如果有相同的主軸模塊，可互換控制版或整套單元，以快速判斷故障點(diǎn)；若無(wú)條件，則拆下IGBT或IPM模塊，測(cè)是否有短路，有短路，則更換模塊；無(wú)短短，再檢查PN結(jié)導(dǎo)通壓降是否正常。

3 維修實(shí)例

機(jī)床規(guī)格為Φ160臥式鏜銑床，F(xiàn)ANUC16i M控制系統(tǒng)，使用FANUCα系列串行主軸，加工過(guò)程中主軸聲音異常，翻到主軸監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)主軸過(guò)載（參見(jiàn)圖4），之后顯示器出現(xiàn)401#報(bào)警，同時(shí)主軸模塊出現(xiàn)“02”號(hào)報(bào)警，關(guān)電再開電后401#報(bào)警自行消除，主軸模塊“02”報(bào)警消除，但是重新啟動(dòng)主軸仍出現(xiàn)上述報(bào)警。

圖4 主軸過(guò)載

401#報(bào)警僅說(shuō)明驅(qū)動(dòng)用動(dòng)力電源已經(jīng)斷開，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分關(guān)電再開電后能夠自行消除報(bào)警，說(shuō)明在電氣方面硬件沒(méi)有太大問(wèn)題。重點(diǎn)應(yīng)該觀察外圍負(fù)載，用手轉(zhuǎn)動(dòng)主軸上的刀柄，絲毫不動(dòng)，借助工具在正常力矩的范圍下仍然不能轉(zhuǎn)動(dòng)刀柄，初步判斷主軸機(jī)械部分卡死，通過(guò)進(jìn)一步診斷，發(fā)現(xiàn)松拉刀用的氣液轉(zhuǎn)換缸不能松開到位，與主軸松拉刀頂桿“粘住”導(dǎo)致主軸力矩過(guò)大。解除機(jī)械故障后，機(jī)床運(yùn)行正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

FANUCαi主軸放大器02#報(bào)警即主軸速度誤差過(guò)大報(bào)警，是FANUC系統(tǒng)常見(jiàn)的報(bào)警之一，本文詳細(xì)分析了該故障產(chǎn)生的原因、診斷方法，并以具體維修實(shí)例說(shuō)明。

[1]龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修500例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]北京發(fā)那科機(jī)電有限公司.FANUCACSPINDLE MOTORαi Series參數(shù)說(shuō)明書[M].北京：.北京發(fā)那科機(jī)電有限公司，2004.

[3]劉 江.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].北京：高等教育出版社，2007.