FANUC数控机床主轴不转故障的维修方法

楚雪平

河南职业技术学院 450046

主轴是数控机床的重要零件之一，主轴旋转产生切削的主运动是形成切削的重要条件。主轴不转故障是主轴驱动系统最常见的故障类型之一，可以分为有报警的故障和无报警的故障两大类。本文主要论述无报警的串行主轴不转故障的维修方法。

1 FANUC数控机床主轴不转故障的维修方法分析

FANUC数控机床的主轴控制分两种形式：串行主轴和模拟主轴。不管采用何种控制方式，主轴旋转必须具备三个条件：CNC发出主轴控制信号、主轴驱动系统连接正确以及硬件和机械部分正常。与普通机床相比，数控机床的机械部分大大简化，很大程度上降低了机械部分的故障率，所以出现故障时应将维修的重点放在数控系统和电气部分。按照“先系统、再电气、最后机械”的思路进行维修，即出现故障时，首先考虑数控系统和PMC部分，其次考虑电气部分，最后再考虑机械传动部分和主轴组件本身。维修步骤如下：

第一步：看。观察有无报警，观察机床状态信息栏的显示和主轴驱动放大器的LED状态显示。有报警时，先排除报警。

第二步：问。了解故障是在什么时候、进行什么操作时出现的以及机床的负载大小、加工工艺等情况。

这两步的重点是理解故障现象。

第三步：思。前两步已经理解了故障现象，然后根据FANUC主轴控制的原理思考故障的原因并进行确认。

2 FANUC数控机床主轴不转故障的维修实例

2.1 某FANUC0ID三轴加工中心，指令发出后，主轴不能旋转

观察到系统无报警，主轴放大器L E D状态显示[01]，黄灯亮；了解到在“MDI”工作方式下，输入加工指令：“M03 S500；”，按下机床操作面板上的“循环启动”按键后，该程序段底色为黄色，松开“循环启动”按键后，“循环启动”按键指示灯点亮，状态信息栏上显示“FIN”，机床操作面板上的主轴正转按键指示灯也点亮。

故障分析：由循环启动有效判断该程序段已经被执行，再由状态信息栏出现“FIN”判断该程序段的执行不能结束；由主轴正转按键指示灯点亮，判断主轴正转信号已经输出到PMC；进入信号状态显示栏观察到转速信号已经送入PMC。综上分析，主轴M指令已经执行，但不能结束，根据主轴控制原理可知，这是因为CNC收不到PMC送回的结束信号，而结束信号则是根据主轴的实际转速是否到达指定的转速产生；主轴放大器LED黄灯亮，表明主轴正处于准备状态，CNC被禁止向主轴放大器输出主轴控制信号，因此主轴不能旋转，主轴M指令的执行则不能结束。

故障维修：先查看主轴控制关键信号，发现串行主轴急停输入信号G71.1不正常，然后修改梯形图，重启系统后，主轴正常旋转。

2.2 某FANUC0ID三轴加工中心，指令发出后，主轴不能旋转

观察到系统无报警，主轴放大器LED状态显示[00]；了解到在“MDI”工作方式下，输入加工指令：“M03 S500；”，按下并松开机床操作面板上的“循环启动”按键时，观察到“循环启动”按键指示灯点亮，同时该程序段被执行；当执行结束后，“循环启动”按键指示灯随即熄灭；机床操作面板上的主轴正转按键指示灯也点亮。

故障分析：主轴放大器LED状态显示[00]，表示已经有正、反转和急停信号，主轴电机已被励磁；主轴指令已经执行完毕，表示CNC已向放大器输出主轴控制信号。控制信号已经输出，指令已经执行结束，主轴电机也被励磁，但主轴不转，也没有任何报警，表示主轴的旋转条件不满足。

故障维修：主轴旋转的内部条件是CNC准备就绪和串行主轴不报警，本例中系统没有报警，表示主轴旋转的内部条件已经满足。主轴旋转的外部条件包括主轴上刀具夹紧，主轴外部不急停，主轴与驱动器的连接、主轴电源连接正确等。本例中，刀具处于夹紧状态，所以需要确定主轴是否急停，主轴的连接是否正确。首先进入梯形图监控画面，查看主轴外部急停信号G29.6的状态。

如果G29.6处于断开状态，表示主轴处于紧急停止状态。由电气原理可知，如果机床防护开关出现异常，则会引起主轴紧急停止。本例中机床防护开关处于压下状态，有两种可能：防护开关信号已经输入，却没有输入到正确的地址，或者是该开关的信号输入线路有异常。要先检查I/OLink模块设置，发现设置正确，然后检查该信号输入线路。发现该开关处于压下状态时，对应的X信号输入为1，而回路接入的是一个常闭行程开关。所以可判断该开关出现故障。更换开关，重启系统后，主轴正常旋转。

如果G29.6处于接通状态，则需考虑主轴旋转的其它外部条件，即主轴与放大器的连接以及主轴的电源。经检查主轴与驱动器的连接正常，主轴电机动力线相序异常。排除后，重启系统，主轴正常旋转。

2.3 某FANUC0ID三轴加工中心，指令发出后，主轴不能旋转

观察到系统无报警，主轴放大器L E D状态显示[--]；了解到在“MDI”工作方式下，输入加工指令：“M03 S500；”，按下并松开机床操作面板上的“循环启动”按键时，观察到“循环启动”按键指示灯无动作，不执行加工指令。

故障分析：主轴放大器LED状态显示[--]，表示主轴电机的励磁信号没有发出，即主轴的控制信号没有发出；同时观察到程序段不执行，“循环启动”按键无效，表示CNC没有接收到来自PMC的启动程序的请求信号。

故障维修：首先进入梯形图监控画面，查看主轴的控制信号，发现主轴正转信号G70.4为0。接下来，按下并松开“循环启动”按键，观察G7.2信号是否有状态的变化，观察F0.5和F0.4信号的状态。发现G7.2无状态变化，F0.4为1，表示机床一直处于进给保持状态。接下来查看G8.5信号，发现异常，修改梯形图，按下“进给保持”按键时，G8.5为0，松开时G8.5为1。重启系统，输入指令，按下并松开“循环启动”按键，主轴旋转。

本例中，主轴不能旋转的真正原因是G8.5信号为0，G8.5是PMC输入到CNC的进给保持信号。G8.5为1时，按下并松开“循环启动”按键时G7.2才能有效。但从表面上看是由于G70.4为0造成的，所以在出现主轴不旋转又无报警时，一定要仔细观察机床的动作和主轴放大器的LED状态显示，全面把握故障现象，才能找到真正的故障原因。

3 结论

由上述分析，FANUC机床主轴不转故障的主要原因是缺少主轴控制信号或旋转条件不满足。此类故障出现时，先查看系统有无报警，有报警则根据报警提示进行排查；若无报警，要按照“先系统、再电气、最后机械”的思路进行排查，首先查看主轴放大器LED状态显示理解故障现象，结合FANUC主轴控制原理，查看相关控制信号，然后检查不正确信号的输入线路，最后再检查机械部分是否正常。但是还要注意：多种原因都会引起主轴控制信号缺少和主轴旋转条件不满足。如例3，所以在排除故障时，要以主轴控制信号和旋转条件为中心，以深刻理解和全面把握故障现象为基础，对与之相关的部分进行发散性的排查。准确、有效地排除故障，还要求维修人员必须理解FANUC主轴PMC控制原理，并在维修过程中能合理地加以利用。

[1]曹智军，肖龙.数控P M C编程与调试[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]曹智军，肖龙.数控机床与维修[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]龚仲华.数控机床故障诊断与维修[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4]FANUC 0iD维修说明书[M].北京：北京发那科机电有限公司.