fanuc数控机床维修教程（内部文件）new

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1、FANUC数控机床维修教程（内部文件）数控机床维修常州兰生数控职业技术学校主办 第一章 维修基础 序号授课内容第1课1.1 数控机床的基本概念(暂缺)第2课1.2 数控机床维修的基本要求第3课1.3 故障分析的方法第4课1.4 维修的基本步骤第二章 FANUC系统的故障诊断与维修序号授课内容第1课2.1 FANUC 典型系统的结构第2课2.2 FANUC 系统的故障诊断第3课2.3 FANUC 系统的基本检查与测试第4课2.4 CNC模块的状态显示与故障诊断第三章 SIEMENS 系统的故障诊断与维修序号授课内容第1课3.1 SIEMENS 典型系统的结构第2课3.2 SIEMENS 系统的故

2、障诊断与维修第3课3.3 SIEMENS 系统的基本检查与信号诊断第四章 CNC故障维修200例序号授课内容第1课4.1 电源故障维修 50 例第2课4.2 系统显示故障维修 25 例第3课4.3 CNC 单元故障维修 40 例第4课4.4 急停报警故障维修 10 例第5课4.5 手动操作类故障维修15例第6课4.6 参考点报警类故障维修 20 例第7课4.7 自动运行的故障维修 40 例 第 5 章 伺服进给系统的故障诊断与维修序号授课内容第1课5.1 伺服进给系统概述第2课5.2 FANUC 伺服系统的故障诊断与维修第3课5.3 SIEMENS 伺服系统的故障诊断与维修第4课5.4 急停报

3、警故障维修 10 例第 6 章伺服驱动系统故障维修100例序号授课内容第1课6.1 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例第2课6.2 SIEMENS 伺服驱动系统故障维修 25例第3课6.3 SHEIDENHAIN 光栅故障维修 3 例第4课6.4 其他伺服驱动系统故障维修 12 例第 7 章 主轴驱动系统的故障序号授课内容第1课7.1 主轴驱动系统概述第2课7.2 FANUC 主轴驱动系统的故障诊断与维修第3课7.3 SIEMENS 主轴驱动系统的故障诊断与维修第4课7.4 主轴驱动系统故障维修 50 例第 8 章 机械部件的维修与调整序号授课内容第1课8.1 数控机床主传动系统的结构原

4、理与维修第2课8.2 进给系统的结构原理和维修第3课8.3 导轨副的结构原理与维修第4课8.4 自动换刀装置的结构原理与维修第5课8.5 回转工作台的结构原理与维修第 9 章 辅助控制装置的维修序号授课内容第1课9.1 液压系统的故障及维第2课9.2 气动系统的故障及维修第3课9.3 润滑系统的故障及维修第4课9.4 自动排屑装置故障维修 2 例第十章 其他故障维修100例序号授课内容第1课10.1 CNC 的故障维修 21 例第2课10.2 伺服进给系统故障维修31例第3课10.3 主轴驱动系统故障维修 9 例第4课10.4 自动换刀装置故障维修 13 例第5课10.5 辅助装置故障维修 1

5、2 例第6课10.6 操作、编程故障维修 14 例第一章 第二课 1.2 数控机床维修的基本要求数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密侧量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵，因此它对维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求这些要求主要包括以下几个方面。1.2.1 人员素质的要求维修人员的素质直接决定了维修效率和效果为了迅速、准确判断故障原因，并进行及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度作为数控机床的维修人员应具备以下方面的基本条件。 具有较广的知识面 由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体

6、的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点即是维修人员必须具备的素质，但同时又对维修人员提出了很高的要求，它要求数控机床维修人员不仅仅要掌握机械、电气两个专业的基础知识和基础理论，而且还应该熟悉机床的结构与设计思想，熟悉数控机床的性能，只有这样，才能迅速找出故障原因，判断故障所在，此外，维修对为了对某些电路与零件进行现场测绘，作为维修人员还应当具备一定的工程制图能力。 善于思考 数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密。故障涉及面广。而且在有些场合故障所反映出的

7、现象不一定是产生故障的根本原因。作为维修人员必须从机床的故障现象通过分析故障产生的过程，针对各种可能产生的原因由表及里，透过现象看本质，迅速找出发生故障的根本原因井予以排除。通俗地讲，数控机床的维修人员从某种意义上说应“多动脑，慎动手 , ，切忌草率下结论，自月更换元器件特别是数控系统的模块以及印刷电路板 重视急结积累 数控机床的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到过的问题、解决过的战障越多，其维修经验也就越丰富。数控机床虽然种类繁多，系统各异，但其基本的工作过程与原理却是和同的。因此，维修人员在解决了某故障以后，应对维修过程及处理方法进行及时总结、归纳形成书面记录，以供今后

8、同类故障维修参考。特别是对十自己时难以解决，最终由同行技术人员或专家维修解决的问题，尤其应该细心观察，认真记录，以便十提高。如此日积月累，以达到提高自身水平与素质的目的。 善于学习 作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。这些手册、盗料少则数十万字多到上千万字，要全面掌握系纹的全部内容绝非一日之功而民在实际维修时，通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。因此，作为维修人员要像了解机床、系统的结构那样全面了解系统说明书的结构、内容、范围井根据

9、实际需要，精读某些与维修有关的重点章节，理清思路、把握重点、详略得当切忌大海捞针、无从下手。 具备外语基础与专业外语基础 虽然目前国内生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分 数控系统还主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用原文资料数控系统的报警文本显示亦以外文居多。为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为一个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力，提高外语水平，以便分析、处理问题。 能熟练操作机床和使用维修仪器数控机床的维修离不开实际操作，特别是在维修过程中维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式如：进行机床参数的设定与调整

10、通过计算机以及软件联机调试利用 PLC 编程器监控等。此外，为了分析判断故障原因维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。因此，从某种意义上说，一个高水平的维修人员，其操作机床的水平应比操作人员更高，运用编程指令的能力应比编程人员更强。第一章 第三课 1.3.1 常见故障及其分类1.按故障发生的部位分类 主机故障 数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有：1） 因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障2） 因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障3） 因机械零件的

11、损坏、联结不良等原因引起的故障，等等主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施 电气控制系统故障 从所使用的元器件类型上根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类，“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分硬件故障是指上述各

12、部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分必须引起维修人员的足够的重视。2按故障的性质分类 确定性故障 确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的

13、故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。 随机性故障 随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关随机性故障有可恢复性，故障发生后，通

14、过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。3按故障的指示形式分类 有报带显示的故障 数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况：1）指示灯显示报警 指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯（一般由 LED发光管或小型指示灯组成）显示的报警根据数控系统的状态指示灯，即使在显示器故障时，仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质，因此在维修、排除故障过程中应认真检杳这些状态指示灯的状态。2）显示器显示报警显示器显示报警是指可以通过CNC

15、显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能，如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常，一旦系统出现故障，可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种，多则上千种，它是故障诊断的重要信息。第一章 第四课 1.4 维修的基本步骤1.4.1 故障记录数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录内容最好包括下述几个方白： 故障发生时的情况记录1）发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号2）故障的

16、现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否有异常声音、烟、味等。3）发生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO（自动方式）、MDI（手动数据输入方式）、 EDIT（编辑）、HANDLE（手轮方式）、JOG（手动方式）等4）若故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀其号等。5）若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障，应记录被加工工件号，并保留不合格工件工件6）在发生故障时，若系统有报警显示，则记录系统的报警显示情况与报警号。通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行M、S、T等。功能？系统是否进入暂停状态

17、或是急停状态？系统坐标轴是否处于“互锁”状态？进给倍率是否为0%？等等7）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值8）记录发生故障时各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等等 故障发生的频繁程度记录1）故障发生的时例与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障则一天发生几次？是否频繁发生？2）故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时数控机未旁边的其他机械设备下作是否正常？3）若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。4）检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关 故障的规律性记录1）在不危及人身安全和设备安全

18、的情况下，是否可以重演故障现象？2）检查故障是否与机床的外界因素有关？3）如果故障是在执行某固定程序段时出现，可利用 MDI 方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？4）若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作是否也有同样的故障？5）机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等 故障时的外界条件记录1）发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？2）故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？3）故障发生时，系统是否受到阳光的直射？4）检查故障发生时电气柜内是否有切削液、润滑油、水的进入？5）故障发生时，输入电压是否超过了

19、系统允许的波动范围？6）故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？7）故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？8）故障发生时，附近是否正在安装成修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？1.4.2 维修前的检查维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因。这些检查包括： 机沫的工作状况检查1）机床的调整状况如柯？机沐工作条件是否符合要求？2）加工时所使用的刀具是否符合要求？切削参数选择是否合理、正确？3）自动换刀时，坐标轴是否到达了换刀位置？程序中是否设置了刀具偏移

20、量4）系统的刀具补偿量等参数设定是否正确？5）系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确？6）系统的设定参数（包括坐标旋转、比例缩放因子、镜像轴、编程尺寸单位选择等）是否正确？7）的工件坐标系位置，“零点偏置值”的设置是否正确？8）安装是否合理？侧量手段、方法是否正确、合理？9）零件是否存在因温度、加工而产生变形的现象？等等 机床运转清况检查1）在机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式？是否插入了手动操作？2）机床侧是否处于正常加工状态？工作台、夹具等装置是否处于正常工作位置？3）机床操作面板上的按扭、开关位置是否正确？机床是否处于钱住状态？倍率开关是否设定为“O”?4）机床各操作面板上、数控系统上

21、的“急停”按扭是否处十急停状态？5）电气柜内的熔断器是否有熔断？自动开关、断路器是否有跳闸？6）机床操作面板上的方式选择开关位置是否正确？进给保持按钮是否被按下？ 机床和系统之间连接清况的检查1）检查电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂、损伤现象？2）电源线与信号线布置是否合理？电缆连接是否正确、可靠？3）机床电源进线是否可靠接地？接地线的规格是否符合要求？4）信号屏蔽线的接地是否正确？端子板上接线是否牢固、可靠？系统接地线是否连接可靠？5）继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器？等等 CNC装置的外观检查1）是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统？有无切削液或切削粉末进入柜内？

22、空气过沈器清洁状况是否良好？2）电气柜内部的风扇、热交换器等部件的工作是否正常？3）电气柜内部系统、驱动器的模块、印制电路板是否有灰尘、金属粉末等污染？4）在使用纸带阅读机的场合，检查纸带阅读机是否有污物？阅读机上的制动电磁铁动作是否正常？5）电源单元的熔断器是否熔断？6）电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？7）系统模块、线路板的数量是否齐全？模块、线路板安装是否牢固、可靠？8）机床操作画板 MDl/CRT 单元上的按钮有无破损，位置是否正确？9）系统的总线设置，模块的设定端的位置是否正确？ 有关穿孔纸带的检查 旱期的系统，加工程序一般是用纸带读入的。如果发现是由于穿孔纸带读入的信息不对而引起故

23、障时，需要检查并记录下述内容1）纸带阅读机开关是否止常？2）有关纸带操作的设定是否正确，操作是否有误？3）纸带是否有折、皱现象？4）纸带上的孔是否有破损？5）纸带上的接头处连接是否平整？6）纸带以前是否用过？7）使用的是黑色纸带还是其他颜色的纸带？总之维修时应记录、检查的原始数据、状态较多，记录越详细，维修就越方便，用户最好根据本厂的实际清况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。1.4.3 故障诊断的基本方法数控机床发生故障时，为了进行故障诊断，找出产生故障的根本原因，维修人员应遵循以下两条原则1）充分调查故障现场这是维修人员取得

24、维修第一千材料的一个重要手段。调查故障现场，首先要查看故障记录单；同时应向操作者调查、询问出现故障的全过程，充分了解发生的故障现象，以及采取过的措施等。此外，维修人员还应对现场作细致的检查，观察系统的外观内部各部分是否有异常之处：在确认数控系统通电无危险的清况卜方可通电，通电后再观察系统有何异常， CRT 显示的报警内容是什么等。2）认真分析故障的原因。数控系统虽有各种报警指示灯或自诊断程序，但不可能诊断出发生故障的确切部位。而且同一故障、同一报警可以有多种起因，在分析故障的起因时，一定要开阔思路，尽可能考虑各种因素分析故漳时，维修人员也不应局限于 CNC 部分，而是要对机床强电、机械、液压、

25、气动等方面都作详细的检查，并进行综合判断，达到确珍和最终排除故障的日的对于数控机床发生的大多数故障，总体上说可采用卜述几种方法来进行故障诊断 直观法 这是一种最基本、最简单的方法。维修人员通过对故障发生时产生的各种光、声、味等异常现象的观察、检查，可将故障缩小到某个模块，甚至一块印制电路板但是它要求维修人员具有丰富的实践经验以及综合判断能力。 系统自诊断法 充分利用数控系统的自诊断功能，根据 CRT 上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故瘴的大致起因。进一步利用系统的自诊断功能还能显示系统与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大致部位它是故障诊断过程巾最常用、有效的方法

26、之一。 参数检查法 数控系统的机床参数是保证机沐正常运行的前提条件，它们直接影响着数控机未的性能。参数通常存放在系统存储器中，一旦电池不足或受到外界的干扰，可能导致部分参数的丢夫或变化，使机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障：特别是对于机床长期不用的清况，参数丢失的现象经常发生，因此，检查和恢复机床参数是维修中行之有效的方法之一。另外，数控机床经过长期运行之后，由于机械运动部件磨损，电气元括件性能变化等原因，也需对有关参数进宁 J 重新调橄。 功能测试法 所谓功能钡 l 试法是通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法功能测试可以将系统的功能（如：直线定位，

27、圆弧插补、螺纹切靓、固定循环、用户宏程序等），用手工编程方法，编制一个功能铡试程序，并通过运行测试程序，来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的原因对于长期不用的数控机床或是机床第一次开机不论动作是否正常，都应使用木方法进行一次检查以判断机床的上作状况。 部件交换法 所谓部件交换法，就是在故障范围大致确认，并在确认外部条件完全正确的情况下利用同样的印制电路板、模块、集成电路芯片或兀器件替换有疑点的部分的方法。部件交换法是一种简单，易行、可靠的方法，也是维修过程中最常用的故障判别方法之一。交换的部件可以是系统的备件，也可以用机床上现有的同类型部件替换通过部件交换就可以逐一排除

28、故障可能的原因把故障范围缩小到相应的部件上。必须注意的是：在备州交换之前厚仔细检查、确认部件的外部工作刹长在线路中存在短路、过电压等情况时，切不可以轻易更换备件此外备件（或交换板）应完好，且与原板的各种设定状态一致。在交换CNC装置的存储器板或CPU板时，通常还要对系统进行某些特定的操作，如存储器的初始化操作等并重新设定各种参数，否则系统不能正常工作。这些操作步骤应严格按照系统的操作说明书、维修说明书进行。 测量比较法 数控系统的印制电路板制造时，为了调整维修的便利通常都设置有检测用的测量端子。维修人员利用这些检测端子，可以侧量、比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，

29、进而分析、判断故障原因及故障所在位置。通过测量比较法，有时还可以纠正他人在印制电路板上的调整、设定不当而造成的“故障”测量比较法使用的前提是：维修人员应了解或实际测量正确的印制电路板关键部位、易出故障部位的正常电压值，正确的波形，才能进行比较分析，而且这些数据应随时做好记录并作为资料积累。 原理分析法 这是根据数控系统的组成及工作原理，从原理上分析各点的电平和参数，并利用万用表、示波器或逻辑分析仪等仪器对其进行侧量，分析和比较，进而对故障进行系统检查的一种方法。运用这种方法要求维修人员有较高的水平，对整个系统或各部分电路有清楚，深入的了解才能进行。对于其体的故障，也可以通过测绘部分控制线路的方

30、法通过绘制原理图进行维修。在本书中，提供了部分测绘的原理图，可以供维修参考除了以上介绍的故障检测方法外还有插拔法、电压拉偏法、敲击法、局部升温法等等这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的故障现象加以灵活应用，以便对故障进行综合分析，逐步缩小故障范围，排除故障1.4.4 干扰及其预防干扰是造成数控系统“软”故障且容易被忽视的一个重要的方面。消除系统的干扰可以从下述几个方面着手： 正确连接机床、系统的地线 数控机床必须采用点接地法（参见图 13 所示），切不可为了省事，在机床的各部位就近接地，造成多点接地环流。接地线的规格定要按系统的规定，导线线径必须足够大。在需要屏蔽的场合必须采用屏蔽线。

31、屏蔽地必须按系统要求连接，以避免千扰。数控机床对接她的要求通常较高，车间、厂房的进线必须有符合数控机床安装要求的完整接地网络。它是保证数控机床安全、可靠运行的前提条件，必须引起足够的重视。 防止强电干扰数控机床强电柜内的接触器、继电器等电磁部件都是干扰源交流接触器的频繁通/断、交流电动机的频繁起动、停止，主问路与控制回路的布线不合理都可能使CNC的控制电路产生尖峰脉冲、浪涌电压等干扰，影响系统的正常工作。因此，对电磁干扰必须采取以下捕施，予以消除。1）在交流接触器线圈的两端、交流电动机的三相输出端上并联RC吸收器2）在直流接触器或直流电磁阀的线圈两端，加入续流二极管3）CNC的输入电源线间加入

32、浪涌吸收器与滤波器4）伺服电动机的三相电枢线采用屏蔽线（SIEMENS 驱动常用）通过以上办法一般可有效抑制干扰，但要注意的是：杭千扰器件应尽可能靠近干扰源其连接线的长度原则上不应大于20cm . 抑制或减小供电线路L的干扰在某些电力不足或频率不稳的场合，电压的冲击欠压，频率和相位漂移波形的失真 1 共模噪声及常模噪声等将影响系统的正常工作应尽可能减小线路上的此类干扰防止供电线路干扰的具体措施一般有以下几点：1）对于电网电压波动较大的地区，应在输入电源上加装电子稳压器2）线路的容量必须满足机床对电源容量的要求。3）避免数控机床和电火花设备频繁起动、停止的大功率设备共用同一干线4）安装数控机床时

33、应尽可能远离中频炉、高频感应炉等变频设备。第二章 第一课 2. 1 FANUC 典型系统的结构日本FANUC公司是世界从事数控产品生产最早、产品市场占有率最大、最有影响的数控类产品开发、制造厂家之一，该公司自20世纪50年代开始生产数控产品以来，至今已开发、生产了数十个系列的控制系统。FANUC系统是数控机床上使用最广、维修中遇到最多的系统之一。在FANUC数控系列产品中，最有代表性的常用系统主要有FS6 (FANUC6系列数控系统的简称下同)，FS11、FS15、FS16/18、FS0I/PM0等，为了便于维修，现将部分系统的结构简介如下。2.1.1 FANUC6 系统FS6是FANUC早期

34、代表性产品之一，在20世纪70年代来期、80年代初期的数控机床上得到了广泛应用。与FS6结构基本相同的产品还有SlEMENS 6系统，它是SlEMENS与FANUC公司合作生产的产品。两者的区别仅在于侗服驱动电动机、PLC采用了SlEMENS公司产品，其余部分完全相同。我国真正进入实用化生产的阜期数控机床产品，以及20世纪劝年代进口的数控机床均大量配套采用了FS6系统，直到日前仍然有较多的配套 Fs6 的机床在使用中。但由于机床，使用时间已较长元器件的老化问题较多这些设备大都进入了故障多发期，因此，它是数控机床维修中的常见系统之一。FS6的硬件采用了大板结构，系统采用了在当时属于先进的 808

35、6 系列微处理器与大规模集成电路；伺服驱动系统通常采用队FANUC直流驱动系统，通过脉冲编码器进行位置检侧，构成半闭环位置控制系统。系统一般带有独立安装的电气柜，电气柜内安装了系统的本要部件如数控装置、伺服驱动、输入单元、电源单元等。主轴驱动系统般都采用FANUC交流主轴驭动装置，该单元为分开安装式，一般安装在机床强电拒内。系统软件为固定式专用软件，系统最大可以控制5 轴，3轴联动，具有较强的自诊断功能与较高的可靠胜。 Fs6 的典型产品 Fs6M 的总体结构与连接框图如图2-1所示2.1.2 FANUC 11 系统FSII是FANLIC公司20吐纪80年代初期开发并得到广泛应用的FANLIC

36、代表性产品之一，在 80 年代进口的高档数控机床上广为采用，因此，它亦是维修中的常见系统之。同系列的产品有 FS10/11/12 三种基本规格其基本结构相似，性能与使用场合有所区别FSII的硬件仍然采用大板结构，系统采用了比FS6更为先进的68000系列微处理器与专用大规模集成电路，如：BAC（总线仲裁控制器）、IOC（输入输出控制器）、M887103（位置控制芯片）、OPC（操作面板控制器）以及SSU（系统支持单元）等，使系统的元器件数比FS6减少了30。4M的大容量磁泡存储器、AD和D/A从模块以及ATC（自动刀其交换装置）和APC（自动托盘交换装置）控制用定位模块的应用，使系统的性能比F

37、S6有了大大的提高。FSII配有高速，大容量的PMC，最大PMC程序存储容量为16000步，可以控制的I/O多达752/4点。PMC采用了FANUC开发的混合电路，输出驱动模块的驱动能力可以达到 点200V/2A，可以直接驱动机床的执行元器件CNC系统和操作面板、I/O单元之间通常采用光缆连接。连接简单，抗干扰能力强。 FSII系统既可以带独立安装的电柜，也可以进行分离式安装，伺服驱动与主轴驱动一般采用FANUC模拟式交流伺服驱动系统。系统软件为固定式专用软件，最大可以控制5轴，并实现全部控制轴的联动。系统还可以选择并联轴控制、3D刀杆、手动任意角度进给等多种功能。系统采用了菜单操作的软功能面

38、板，可以进行简单的人机对话式编程。此外系统还具有PMC诊断与PMC程序的动态显示功能，使系统具有比FS6更强的自诊断能力与更高的可靠性。以上性能在当时（20世纪8O年代）都具有相当先进的水平，从而使系统在当时的机床行业，特别是高档、进口数控设备上得到了广泛的应用。FSII的典型产品FSIIM的总体结构与连接框图如图2一2所示。2.1.3 FANUCO 系统FSO是FANUC公司20世纪80年代中、后期开发的产品，是FANUC代表性产品之一。产品在全世界机床行业得到了广泛的应用，是中国市场上销售量最大的一种系统。 FSO系列共有 FSO一MA、FSO一TA、 FSO一MC、FSO一TC、 FS0

39、一MD、FSO一TD、PMO、F50i等多种规格，其基本结构相近，功能与使用场合有所不同。其中，FSO一Mc/TC是其中代表性的产品，功能最强，使用最广： FSO一MD和FSO一TD、PMO是在FSO一MC 及FSO一TC的基础上经过功能精简而成的系统，由于其性能/价格比高，故也被大量用于数控车床及数控铣床，FSO 的硬件结构采用了传统的结构方式，即：在主板上插有存储器板、 I / o 板、轴控制模块以及电源单元等，只是其主板较其他系列的主板要小得多，因此，在结构上显得较紧凑，体积小。FSO 系列是一种采用了高速32位微处理的高性能的 CNC 。控制电路中采用了高速微处理器、专用大规模集成电路

40、、半导体存储器等器件，提高了系统可靠性与系统的性能价格比。FS0可以配套使用FANUC S系列、系列、C系列、系列等高速数字式交流伺服驱动系统，无漂移影响，可以实现高速、高精度的控制。该系列系统采用了高性能的固定软件与菜单操作的软功能面板，可以进行简单的人机对话式编程。系统还保留了FSII的PMC诊断与PMC程序的动态显示功能，可显示出从CNC 输出或向CNC输入的开关量信号：通过CRT，还可以利用独立的页面显示系统的快进速度、加减速时间常数等各种参数的设定值。通过MDI（手动数据输入）方式，还可以对机沫的开关量输入、输出信号进行模拟。FSO系统的代表性产品FSO一MC的总体结构与连接框图如图

41、2一3所示。PM0、FS0i系统的特点是采用了总线技术，增加了网络功能，并采用了“闪存”( FLASH ROM）。系统可以通过Remote buffer接口与个人计算机相连，由计算机控制加工，实现信息传递；系统间也可以通过I/O link总线进行连接。由于系统采用了“闪存”(FLASH ROM)，使它不仅刊以像其他FSO系统那样直接在系统的操作面板上编制、调试PMC程序，而且PMC程序的写入可以不需要EPROM写入器，用户可方便地修改、调整PMC程序，几省去了EPROM的写入设备2.1.4 FANUC 15/16/18 系统FS-15/16/18/16i/18i系列系统有，FS-15/16/1

42、8、FS15i/16i/18i及FS-150/160/180、FS160i/180i等型号，该系列系统是专门为工厂自动化设计的数控系统它是日前国际上性能最先进、功能最强大的数控系统之一，系统具有以下特点：1） 系统硬件与微电子技术发展同步，采用了超大规模集成芯片，CPU可以是80486或PENTIUM系列处理器，带64位RISC芯片等。此外，FANUC公司还开发了较多的专用超大规模逻辑电路芯片，如：地址译码和锁存、位置反馈信号的处理、精细插补、位置误差的比较与误差的脉宽调制、串行数值信号的处理与数据传送、电子手轮信号的处理等等。系统的处理速度快、精度高、可靠性好，位置分辨率可达。0.01m，以

43、实现微小程序段的连续、高速加工。2） 系统元器件采用了立体化、高密集的安装方式（FANUC公司的专利技术）。除主板外印制电路板均按物理功能分成小模块，根据用户的要求和系统的规模，分别插在主板上，系统扩展容易，维修方便，体积小。3） 系统采用8.4in或9.5inTFT彩色液晶显示器，4096色、256色可以同时显示。色彩丰富，清晰度高。系统还可以集成通用微机，使用MS-DOS和WINDOWS操作系统，共享IBM微机的应用软件。在此基础上，FANUC公司还开发了专用的MMC人机会话功能可以使用菜单编程、图形会话编程Super CAP）、符号图形编程（Symbolic CAP）、以及示教编程等多种

44、在线编程方法，大大提高了系统的操作性能.4） 系统软件丰富，功能强大具有渐开线抛物线、指数函数曲线、圆弧螺纹、多头螺纹、变螺距螺纹、锥螺纹、端面螺纹、柱面体型槽、极坐标插补等多种特殊曲线的插补功能与多种固定加工循环。系统还具有操作历史和报警历史的记忆与显示、伺服波形图的显示功能与“帮助”(Help）功能，当出现报警和故障时，它可以提示操作和维修人员进行处理。5） 系统可配套i系列高精度、智能型数字式交流伺服系统，伺服电动机体积小转距/惯量比大、加速快、运行平稳，即使在极低的转速下仍能满负荷运行。伺服控制采用了独立的32位数字信号处理器并按现代控制理论，设计成具有预测控制、前馈控制、控制观察器、

45、电子式电流最佳控制（HRV 控制）的闭环系统。位置脉冲编码器可用增量式或绝对式位置编码器反馈脉冲可达到每转20000000脉冲还可以实现双重位置环反馈与控制主轴控制亦可采用i系列的主轴驱动系统，用32位高速信号处理器进行控制，井通过高速串行接口与CNC进行数据交换，构成闭环控制系统。除可以调节主轴转速外，还可以实现任意位置定位、C轴控制、双主轴的精确同步等功能。此外，主轴驱动器还可以带有非正常负载检侧功能，可检测出由于刀具折断、磨损和加工中的负载故障。6） 系统带有高速PMC基本指令的执行时间为每步0.1s，梯形图最大可达24000步，PMC由独立的32位微处理器控制，既可直接在系统的操作面板

46、上编制PMC程序也可用通用PC机编制PMC程序PMC程序可食接存入存储器中。7) FS一15/l6/18系列系统既可单机运行，也可通过Remote buffer接口与个人计算机相连由计算机控制加工，实现信息传递。通过I/O（串行口）接口还可以连接多种外围设备，如：机器人、运动控制器、强电设各等，以组成柔性线。另外，经DNCI或DNC2接口，可与Cell Controller 或以太网连接由上位机进行控制，实现车间的自动化。在FS一160/180 中还提供了一个与IBM PC兼容的开放接口，便于用户开发具有个性化的功能。FS16/18 系统的总体结构如图2一5所示第二章 第二课 2.2 FANU

47、C 系统的故障诊断FANUC 系统是数控机床上使用最广，维修过程中遇到最多的系统，这些系统虽然功能、配置在各机床中各不相同，但由十系统的基本设计思想相同，因此，故障诊断的方法十分相近，根据不同的故障情况，系统诊断的方法如下2.2.1 电源不能接通的故障诊断FANUC公司早期生产的数控系统如（FS6、FS11、FS0等）系统的电源御断控制一般都配套有FANUC 公司生产的独立型“输入单元”模块，（模块号：A14C-0061-B101-B104），通过相应的外部控制信号，通过相应的外部控制信号，进行数控系统、伺服驱动的电源通、断控制。而在FANUC0系统中，则比较多地采用输入单元与电源集成一体的电

48、源控制模块 FANUC AI电源单元。对于采用独立型“输入单元”模块的FANUC系统电源不能接通的故障诊断，可以根据输入单兀上的绿色状态指示灯PIL，电源报警红色指示灯ALM的状态，进行如F检查判断故障原因。 电源指示灯PIL不亮l）CNC 电源未加入，端子TPI上无电源。应根据机床生产厂家的电气原理图，检查机床中与CNC 电源输入有关的电路2）端子TPI上有电源。应检查电源输入熔丝Fl、F2是否熔断辅助电源控制回路是否存在故障。 电源指示灯PIL亮，报警指示灯ALM不亮这是电源模块的正常工作状态，如果在这状态下仍然无法接通系统电源，可能的原因有l）接通电源的条件未满足。应检查输入单元的电源接

49、通条件，具体如下：电气柜门“互锁”（DOOR1/DOOK2）触点闭合。外部电源切断E-OFF （TP2的EOF与COM间）触点闭合。MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮触点闭合。MDI/CRT单元上的电源接通ON按钮触点短时闭合。2）输入单元元器件损坏 电源指示灯 PIL 、报警指示灯 ALM 同时亮报替指示灯亮，表明系统的控制电源回路或外部存在报警，可能的原因有：1） 电源模块的24V/士15V/+5V电源故障2） CP1-5/6 的连接错误。输入单元的内部工作原理及故障的排除方法与维修实例详见第4章第4.1.1节。对干采用电源单元AI的FANUC系统电源不能接通的故障诊断同样可以根据电

50、源单元A1上的绿色状态指示灯PIL、电源报警红色指示灯ALM的状态进行如下检查，判断故障原因。 电源指示灯PIL不亮1）CNC电源未加入即：端子CPI上无输入电源。应根据机床生产厂家的电气原理图，检查机床中与CNC电源输入有关的电路。2）端子CPI上有电源，但PIL指示灯不亮。应检查电源单元输入熔丝F11、F12是否熔断。3）若熔丝和电源电压均正常，但PIL指示灯不亮应检查电源单元的辅助电源控制回路是否存在故障。 电源指示灯PIL亮，报警指示灯ALM不亮这是电源模块的正常工作状态，如果在这状态下仍然无法接通系统电源，可能的原因有：1）接通电源的条件未满足。应检查电源单元的电源接通条件，具体如下

51、：MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮触点闭合MDI/CRT单元上的电源接通洲按钮触点短时闭合无外部报警信号输入，即：CP3/2-CP3/4为断开状态无来自电源模块的士15v/+5V 电源报警。3） 输入单元元件损坏。 电源指示灯PIL、报警指示灯ALM同时亮报警指示灯亮表明系统的控制电源回路或外部存在报警，可能的原因有：l）来自电源模块的士15V/+5V电源报警输入2）外部报警信号已被输入，CP3/2一CP3/4触点被断开。3）CPI、CP3的连接错误。AI电源模块输入单元的工作原理及故障的排除方法与独立型输入单元基本相同，维修实例详见第4章第4.1.1节。2.2.2 系统无显示的故障诊

52、断接通电源后，若系统无显示，通常可以按图2一6步骤对系统进行检查，诊断无显示的原因图2一6中的元件、插头编号与FSO相对应，对于其他FANUC系统，可根据实际系统中的编号对照进行检查。对于系统无显示的故障诊断方法与具体故障的维修实例，详见第4章第4.2节2.2.3 不能进行手动的故障诊断不能进行手动操作时，可以按图2-7步骤对系统进行检查，诊断无显示的原因：上述检查步骤中，在不同的系统里，各检测信号、参数的地址是不同的，具体应参见系统生产厂家提供的数控系统连接说明书或相关的资料。对于典型系统，第4章第4.5节中列出了与手动操作有关的信号地址与相关参数一览表（表4一4) ，可以供维修参考。不能进

53、行手动操作的具体故障维修方法与维修实例，详见第4章第4.5节2.2.4 不能回参考点的故障诊断数控机床回参考点操作是建立机床坐标系的前提，回参考点动作不正常包括回参考点动作不能进行与参考点位置不正确这两种清况，在维修过程中，这两种清况应区别对待，并根据不同的清况，分别按以下步骤对系统进行检查，诊断无显示的原因。 回参考点不能进行的故障诊断回参考点不能进行故障是指机床不执行回参考点动作，或者是动作错误，或者是回参考点过程中系统出现报警的清况。这时，可以按图2-8的步骤对系统进行检查，诊断回参考点不能进行的原因。图2一8检查步骤中，具体参数号与FS0C对应，在不同的系统里，各检测信号、参数的地址是

54、不同的，具体应参见系统生产厂家提供的数控系统连接说明书或相关的资料。当回参考点不能进行时，系统一般出现报警显示，例如：在队 NUCO 系统中为 ALM90、ALM9l，在FANUC系统中为PS200等。有关回参考点不能进行的具体维修方法与维修实例，参见第4章第4.6节。 回参考点位置不正确的故障诊断回参考点不正确故障是指机床可以执行回参考点动作，但是参考点定位位置出现错误的清况。这时，根据具体情况，可以按图2-9的步骤对系统进行检查，诊断回参考点定位位置不正确的原因。图2-8回参考点不能进行的故障诊断步骤 有关回参考点位置不正确的具体维修方法与维修实例，参见第4章第4.6节2.2.5 不能进行

55、自动运行的故障诊断系统不能自动运行是指系统可以进行手动操作，但不能进行程序的自动加工运行。故障包括自动加工程序不能起动与自动加工过程中出现加工中断这两种情况，当出现这种故障时，一般可以利用系统的“工作状态诊断”功能，通过对系统的诊断参数的检查，确定不能进行自动运行的原因。有关系统自诊断状态的含义以及检查方法详见第2.3节；系统不能自动运行的故障维修实例详见第4章第4.7节。2.2.6 系统1/0接口故障的诊断系统I/O接口故障是指示系统在与外部设备进行数据传输时，出现系统报警或数据不能进行正常传输的故障，当出现这种故障时，可以按图2-10的步骤对系统进行检查，诊断系统I/O接口故障的原因。除以

56、上常见的典型故障外，在实际机床维修过程系统中还有其他多种故障，如：驱动系统故障、主轴系统故障、数控系统本身故障、操作错误、参数设定错误、编程错误等等。这些故障通常在显示器上可以显示较明确的报警号与报警内容，其故障诊断方法应根据不同情况区别对待，在此不一一列举，具体参见本书各有关章节的故障维修实例的内容。对于常见的FANUC系统，附录l中列出了报警代码一览表，维修时可以参考。第二章 第三课 2.3.1 系统常规检查在维修数控机床时，为了保证机床安全、可靠的运行，不论故障是否与以下检查有关，通常情况下都应首先对数控系统作常规的检查与测试。这些检查包括外观检查与电源电压的确认两个方面。1系统的外观检

57、查（1）部件的外观检查 数控装置与伺服驱动的外观检查应包括以下几个方面： 1）检查MDI/CRT单元、机床操作面板等单元的元器件外观有无破损。2）检查控制单元、伺服驱动器、电源单元、I/O单元、PLC、电动机及编码器等单元的元器件有无不良；外形是否有破损、污染。 3）各连接电缆是否有破损、绝缘损坏或插接不良等。（2）安装检查 1）检查控制单元、伺服驱动器、电源单元、I/O单元、PLC等单元是否安装牢固，模块是否有松动、脱落现象。2）检查面板上、机床上的操作元器件是否安装牢固。3）检查连接电缆线是否按照要求布置、固定，电缆插头是否已经可靠固定。4）检查各I/O连接端子的接线是否有松动，安装是否牢

58、固等。（3）连接检查 1）检查系统、驱动的电源连接是否正确。 2）检查CNC、SV驱动器、PLC、I/O单元的接地线连接是否正确，线径是否足够大，连接位置是否合理，保护地是否为单点接地。 3）检查信号电缆是否已经可靠、合理接地。4）如果电缆线已经更换，则应检查更换的电缆线是否符合系统要求；屏蔽层是否已经可靠连接等。2电源电压的确认作为系统的输入电压，应根据系统所使用电压的不同，满足系统安装、使用说明书规定的要求。一般来说，系统对于输入电压的基本要求如下：(1)交流输入电压 系统交流主回路与控制回路的电压： AC380V输入：电压值：380( )1V：频率：(501)Hz； AC220V输入：电

59、压值：220(1 )V；频率：(501)Hz： AC200V输入：电压值：200(1 )V：频率：(501)Hz： (2)FANUC系统各单元规定的交流输入电压 控制单元的电源输入：AC200(1 )V；频率：(501)Hz；或AC220(1 )V；(601)Hz：但不宜是AC200V/(601)Hz： 伺服单元的电源输入：AC200(1 )V；频率：(501)Hz；或AC220(1 )V；(601)Hz：但不宜是AC200V/(601)Hz：当使用FANUC标准电源变压器时，可以使用的输入电压为： AC200V、220V、230V、240V、380V、415V、440V、450V、480V、

60、550V（误差不超过+10，15)，系统输入电压应按照上述要求进行连接。(3)直流输入电压 DC24V输入：电压值：24(110)V；并经过符合要求的滤波处理。 在部分系统中，由于系统内部采用了开关稳压电源，因此允许输入电源有较大的允差。在这种前提下，对DC24V输入的要求为： 电压值：24(1 )V；并经过符合要求的滤波处理。(4)系统电源模块的输出电压 系统电源模块的输出电压，主要是指供给系统内部各单元使用的各类电压，电压值必须保证正确。维修时应对其进行测量、检查，并通过系统电源内部的相应调整元器件的调整，保证各电压值在允许范围内。在FANUC系统中，常用的电压种类与要求如下： 1)系统逻辑电路用5V电压：+5(5)V。 2)系统输入、输出信号，显示器用24V电压：+24(1lO)V。 3)系统外部输入、输出信号用24V电压：+24(110)V。 4)系统位置控制电路用+15V电压：+15(15%)V。 5)系统位置控制电路用15V电压：-15(15)V。 6)系统电源模块基准10V电压：+10(10.5%)V。当系统发生故障时，首先需要判别故障发生的部位，即：初步确定故障发生在系统内部还是系统外部。当故障发生在系统外部时，还需要判别故