数控系统 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例
FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例
6.1 FANUC伺服驱动系统故障维修60例
6.1.1 FANUC直流伺服驱动系统故障维修30例
例201．开机出现剧烈振动的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，在机床搬迁后，首次开机时，机床出现剧烈振动，CRT显示401、430报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为OFF状态，即：速度控制单元没有准备好”；
ALM430报警的含义是“停止时Z轴的位置跟随误差超过”。
根据以上故障现象，考虑到机床搬迁前工作正常，可以认为机床的剧烈振动，是引起X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为“OFF”状态，且Z轴的跟随误差超过的根本原因。
分析机床搬迁前后的最大变化是输入电源发生了改变，因此，电源相序接反的可能性较大。检查电源进线，确认了相序连接错误；更改后，机床恢复正常。
例202~例203．运动失控的故障维修
例202．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统的加工中心，由于伺服电动机损伤，在更换了X轴伺服电动机后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。
分析与处理过程：机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机的故障，在机床厂第一次开机调试时经常遇到，根据维修经验，故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。
考虑到本机床X轴电动机已经进行过维修，实际存在测速发电机极性接反的可能性，维修时将电动机与机械传动系统的连接脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤)，直接调换了测速发电机极性，通电后试验，机床恢复正常。
例203．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统、FANUC直流伺服驱动、SIEMENS
1HU3076直流伺服电动机的进口加工中心，在机床大修后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。
分析与处理过程：故障分析处理过程同上，初步判定故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。
考虑到本机床大修时，将X轴电动机进行了重新安装，且SIEMENS lHU3076直流伺服电动机不带测速发电机，伺服电动机的实际转速反馈信号通过对编码器的F/V转换得到，因此故障最大可能的原因是电动机电枢线极性接反。
维修时在电动机与机械传动系统脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤)直接调换了电动机电枢极性，通电后试验，机床恢复正常。
例204~例205．速度控制单元无报警指示的故障维修
例204．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的加工中心，开机时，系统CRT显示
ALM05、ALM07报警。
分析与处理过程：FANUC 7M系统ALM 05报警的含义是“系统处于…急停?状态”；ALM07报警的含义是“伺服驱动系统未准备好”。
在FANUC 7M系统中，引起05、07号报警的常见原因有：数控系统的机床参数丢失或伺服驱动系统存在故障。
检查机床参数正常：但速度控制单元上的报警指示灯均未亮，表明伺服驱动系统未准备好，且故障原因在速度控制单元。
进一步检查发现，Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.3A(控制回路)熔断器均已经熔断，说明Z轴驱动器主回路存在短路。
分析驱动器主回路存在短路的原因，通常都是由于晶闸管被击穿引起的。故利用万用表逐一检查主回路的晶闸管，发现其中的两只晶闸管已被击穿，造成了主回路的短路。更换晶闸管后，驱动器恢复正常。
例205．故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT 显示ALM401、410、411、420、421、430、431号报警。
分析与处理过程：FANUC 6ME系统CRT上显示以上各报警的含义是：
ALM401：X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为“OFF'?状态，即：伺服驱动系统没有准备好。
ALM410、420、430：X轴、Y轴和Z轴停止时的位置偏差过大。
ALM411、421、431：X轴、Y轴和Z轴移动时位置偏差过大。
根据FANUC 6M系统的维修说明书，发生以上报警号的原因较多，且都与位置控制、伺服驱动器有关。实际分析，在一般情况下，系统同时发生X轴、Y轴和Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小，故而故障应与速度控制单元的公共部分有关。
通过检查速度控制单元的主回路电源、辅助电源等公共部分，发现伺服变压器的进线电源熔断器的其中两相已熔断。
测量伺服变压器一次(侧)进线，确认变压器柜内部存在短路。打开伺服变压器柜检查发现，伺服变压器进线的电线绝缘破损，造成了电源短路。在重新连接后，确认伺服驱动器无短路，重新开机，故障排除，机床恢复正常。
例206~例207．速度控制单元TGLS报警的故障维修
例206．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的加工中心，开机时，CRT显示ALM05、ALM07报警。
分析与处理过程：FANUC 7M系统发生05号报警的含义同例204。
检查机床伺服驱动系统，发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮，即：X轴存在测速发电机断线报警，分析故障可能的原因有：
1)测速发电机或脉冲编码器不良。
3)速度控制单元不良。
测量、检查X轴速度控制单元，发现外部条件正常；速度控制单元与伺服电动机、CNC的连接正确，表明故障与速度控制单元或电动机有关。
为了确定故障部位，维修时首先通过互换X、Y轴速度控制单元的控制板，发现故障现象不变，初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上。
由于故障都与伺服电动机有关，维修时再次进行了同规格电动机的互换确认，故障随着伺服电动机转移。
将X轴电动机拆下，通过加入直流电，单独旋转电动机，电动机转动平稳、调速正常，表明电动机本身无故障。用示波器测量测速发电机输出波形，发现波形异常。拆下测速发电动机检查，发现测速发电机电刷弹簧已经断裂，引起了接触不良。通过清扫测速发电机，并更换电刷后，机床恢复正常。
例207．故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，机床起动后，手动进行第4轴回参考点操作，速度控制单元出现TGLS报警。
分析与处理过程：速度控制单元出现TGLS报警的含义是“速度测量系统断线”。根据故障的含义以及实际机床情况，维修时按下列顺序进行了检查与确认：
1)检查电动机内装式脉冲编码器，未发现不良。
2)检查电动机、驱动器各连接器，均已经牢固连接。
3)用万用表测量电动机各电缆的连接，未发现问题。
4)交换驱动器的控制板未见异常。
重新起动机床，报警消失，但回转工作台回零后，又重现报警。
为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，试着脱开电动机与丝杠的联接后，再次开机试验，发现故障消失，因此判定故障原因在回转工作台的机械部分。
检查后发现回转工作台的齿牙盘位置已经发生了偏离，经重新调整机械位置后，报警消除，机床恢复正常。
例208~例209．速度控制单元HCAL报警的故障维修
例208．故障现象：一台配套FANUC 6ME的数控冲床，开机时CRT显示ALM401报警，且Y轴速度控制单元上HCAL报警灯亮。
分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴伺服驱动系统的速度控制单元的准备信号(VRDY信号)为OFF状态，即伺服驱动系统没有准备好”：速度控制单元状态指示灯HCAL亮的含义是“速度控制单元存在过电流报警”。
由于本机床使用的是PWM直流速度控制单元，根据报警分析，直流速度控制单元存在过电流报警是引起数控系统401报警的根本原因，因为当速度控制单元出现过电流时，必然使得速度控制单元的“准备好”信号(VRDY信号)断开。
速度控制单元出现过电流可能的原因有：
1)主回路逆变晶体管TMl~TM4模块不良。
3)驱动器内部逆变晶体管输出短路或对地短路。
根据以上原因，通过测量电动机绕组，表明电动机正常；因此故障最大可能的原因是驱动器上的晶体管模块损坏。通过实际测量发现，驱动器主回路的逆变晶体管模块TMl、TM2(参见图5-12)损坏。在测量确认主回路无短路的前提下，通过更换同规格模块后，故障排除，机床恢复正常工作。
例209．故障现象：一台采用FANUC 6M系统，配套DCl0型PWM直流速度控制单元的立式加工中心，开机时出现ALM401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM 401报警的含义同前。检查速度控制单元，发现Y 轴伺服驱动器上的HCAL报警灯亮，表明Y轴存在过电流，故障可能的原因同上。
为了确认故障部位，维修是先取下伺服电动机的电枢线，并设定了端子S23短路(取消由于电枢线未连而产生TGLS报警)。再次开机试验，发现HCAL报警消失，由此确认，故障与驱动器本身无关，其故障部位在电枢线或伺服电动机上。
拆下Y轴伺服电动机检查，发现该轴电动机由于安装位置不良，长期有冷却水溅入电枢线插头，引起了电枢线插头的绝缘不良，产生了短路；更换电动机插头，并对冷却水进行防护处理后，机床恢复正常。
例210．速度控制单元BRK报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M系统，配套FANUC DCl0型PWM直流伺服驱动系统的数控铣床，在自动运行过程中突然停机，CNC出现ALM401、ALM43¨报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上；ALM431是Z轴跟随误差报警。
检查伺服驱动系统，发现Z轴速度控制单元的BRK报警灯亮，表明主回路断路器跳闸，分析故障原因，可以初步确定为主回路存在短路或过电流。
重新合上主回路断路器NBFl/NBF2后，测量Z轴速度控制单元电源进线，发现U、W间存在短路，对照速度控制单元主回路原理图(见图5-12)逐一检查主回路各元器件，测量发现，该速度控制单元的主回路浪涌吸收器ZNR存在短路。更换同规格的浪涌吸收器后，在测量确认主回路已无短路的情况下，再次开机，机床故障排除。
例211．速度控制单元HVAL报警的故障维修
故障现象：某配套FANUC 6M系统，DC20/30型直流PWM驱动的卧式加工中心，在自动加工过程中，偶然出现ALM401、ALM421报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上；ALM421是Y轴位置跟随超差报警。
由于故障偶尔出现，初步判定CNC与伺服驱动系统本身无损坏；据操作人员反映，在机床手动、回参考点工作时，均无报警，分析电缆连接不良的可能性亦较小。
为了确定故障原因，维修时对Y轴编制了空运行试验程序，经多次试验确认：故障多在快进起动与停止时出现，故障时，速度控制单元上HVAL报警指示灯亮，表明驱动系统存在过电
测量速度控制单元输入电源，发现输入电压正确；检查直流母线上的制动电阻、斩波管均未损坏，初步判定故障是由于机械负载过重引起的。
由于该机床Y轴采用了液压平衡系统，分析机械负载过重可能与平衡液压缸的压力调节有关，进一步检查液压系统，发现平衡压力调整过低；重新调正平衡系统压力后，故障现象消失，机床恢复正常。
例212~例213．速度控制单元OVC报警的故障维修
例212．故障现象：某配套FANUC 6M系统的进口立式加工中心，在自动加工过程中出现ALM402、ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现以上报警的含义如下：
ALM401：附加轴(第4轴)速度控制单元过载报警。
ALM403：第4轴速度控制单元未准备好报警。
ALM441：第4轴位置跟随误差超过报警。
由于该机床的第4轴(A轴)为数控转台，根据报警的含义，检查A轴速度控制单元及伺服电动机，发现该轴伺服电动机表面温度明显过高，证明A轴事实上存在过载。
为了分清故障部位，在回转台上取下了伺服电动机，旋转A轴蜗杆，发现蜗杆已被完全夹紧。考虑到该轴有液压夹紧机构，在松开A轴液压夹紧机构后再试验，但蜗杆仍无法转动，由此确认故障是由于A轴机械负载过重引起的。
打开A轴转台检查，发现转台内部的夹紧装置及检测开关位置调节不当，使A轴在松开状态下，仍然无法转动；重新调整转台夹紧装置及检测开关后，再次试验，报警消失，机床恢复正常。
例213．故障现象：一台采用FANUC 6M系统的进口立式加工中心，自动加工过程中，CRT显示
ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：ALM403、ALM441报警的含义同前。根据报警内容，可以确定故障的主要原因是第4轴驱动器未准备好。检查报警时第4轴速度控制单元的状态，发现该轴伺服驱动器的指示灯“OVC”亮，表明速度控制单元存在过载。
经与上例同样的检查，发现转台可以正常松开，而且在取下工件后，程序空运行动作完全正常，证明转台本身无故障。
检查机床实际情况，发现该机床的A轴除在转台侧夹紧外，尾架上亦带有液压夹紧装置。A 轴回转需要两者同时松开方可进行。调节尾架液压夹紧装置，在保证可靠松开后，故障排除，机床报警消失。
例214．速度控制单元LVAL报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M系统的立式加工中心，在开机后，系统显示ALM401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统出现ALM 401的原因同前述。经检查X轴速度控制单元
根据LVAL报警可能的原因，首先检查驱动器的ACl8V输入，测量表明，输入电压正确。进一步检查辅助电源熔断器F8/F9正常，表明辅助电源回路无短路。
对照FANUC直流伺服单元原理图，开机后测量驱动器辅助电源控制电压，发现驱动器
DCl5V为“0”，表为+15V辅助电源故障。逐级测量+15V辅助电源回路各元器件，最终发现驱动器的DCl5V集成稳压器件Q11(7815)损坏。
更换同规格集成电路后，测量+15V正常，LVAL亮灭，机床报警消失，故障排除。
例215~例216．测速发电机引起的位置跟随误差报警的故障维修
例215．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的加工中心，机床起动后，CRT显示38号报警。
分析与处理过程：FANUC 7M出现38号报警的含义是Z轴停止时的位置跟随误差超过允许的范围。
对于直流伺服驱动系统，为了加快动态响应速度，当坐标轴处于停止状态，电动机应处于“零位抖动”状态。在正常情况下，这一状态的速度控制单元的测量端CH8对地电压应在
±0.5V以下，若此值过大，就会导致工作台停止时的位置跟随误差超过参数设定的允许范围。
在本机床上，检查速度控制单元的增益调整RVl电位器在60％左右，相当于速度环增益为251/S，应属于正常的设定，调整RVl故障无法排除。
进一步利用示波器观察测量端CH2的测速发电机输入波形，并与其他轴的信号相比较，发现Z轴的测速发电机的输入信号脉动过大，初步判定故障是由测速发电机不良引起的。进一步检查发现，测速发电机的刷架机械位置发生了偏移、刷架已经断裂，造成反馈信号的脉动过大，引起停止时的位置跟随误差的超差。
更换测速发电机的刷架后，故障排除，机床恢复正常。
例216．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的立式加工中心，开机时，系统出现
ALM05、07和37号报警。
分析与处理过程： FANUC 7M系统ALM05、ALM07的含义同前；ALM37是Y轴位置误差过大报警。
分析以上报警，ALM05报警是由于系统“急停”信号引起的，通过检查可以排除；ALM07报警是系统中的速度控制单元未准备好，可能的原因有：
1)电动机过载。
2)伺服变压器过热。
3)伺服变压器保护熔断器熔断。
4)输入单元的EMG(IN1)和EMG(IN2)之间的触点开路。
5)输入单元的交流100V熔断器熔断(F5)。
6)伺服驱动器与CNC间的信号电缆连接不良。
7)伺服驱动器的主接触器(MCC)断开。
综合分析以上故障，当速度控制单元出现报警时，一般均会出现ALM 37报警，因此故障维修应针对ALM07报警进行。
在确认速度控制单元与CNC、伺服电动机的连接无误后，考虑到机床中使用的X、Y、Z伺服驱动系统的结构和参数完全一致，为了迅速判断故障部位，加快维修进度，维修时首先将X、Z两个轴的CNC位置控制器输出连线XC(Z轴)和XF(Y)轴以及测速反馈线XE(Z轴)与XH(Y轴)进行了对调。这样，相当于用CNC的Y轴信号控制Z轴，用CNC的Z轴信号控制Y轴，以判断故障部位是在CNC侧还是在驱动侧。经过以上调换后开机，发现故障现象不变，说明本故障与CNC无关。
在此基础上，为了进一步判别故障部位，区分故障是由伺服电动机或驱动器引起的，维修时再次将Y、Z轴速度控制单元进行了整体对调。经试验，故障仍然不变，从而进一步排除了速度控制单元的原因，将故障范围缩小到Y轴直流伺服电动机上。
为此，拆开了直流伺服电动机，经检查发现，该电动机的内装测速发电机与伺服电动机间的联接齿轮存在松动，其余部分均正常。将其联接紧固后，故障排除。
例217．系统主板不良引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT显示401、410、420报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义与可能的原因同上。报警410、420的含义是“X轴和Y轴停止时的位置偏差过大”，其可能的原因有：
1)位置偏差值设定错误。
2)输入电源电压太低。
3)伺服电动机不良。
4)电动机的动力线和反馈线连接故障。
5)速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障，等等。
考虑到本机床X、Y轴速度控制单元同时存在报警，因此，故障一般都与速度控制单元的公共部分有关。
通过检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源、速度控制单元与CNC的连接等公共部分，未发现不良：初步判定可能是系统主板的位置控制部分不良引起的。考虑到现场有同类机床，为维修提供了便利。通过替换主板，确认了故障是由于系统主板不良引起的，直接更换主板后，排除故障，机床恢复正常。
例218．编码器不良引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：某配套FANUC 3MA系统的数控铣床，在运行过程中系统显示ALM31报警。分析及处理过程：FANUC 3MA系统显示ALM 31报警的含义是“坐标轴的位置跟随误差大于规定值”。
通过系统的诊断参数DGN 800、801、802检查，发现机床停止时DGN 800(X轴的位置跟随误差)在－1与－2之间变化；DGN801 (Y轴的位置跟随误差)在±1与－1之间变化；但
DGN802 (Z轴的位置跟随误差)值始终为“0”。由于伺服系统的停止是闭环动态调整过程，其位置跟随误差不可以始终为“0”，现象表明Z轴位置测量回路可能存在故障。
为进一步判定故障部位，采用交换法，将Z轴和X轴驱动器与反馈信号互换，即：利用系统的X轴输出控制Z轴伺服，此时，诊断参数DGN 800数值变为0，但DGN 802开始有了变化，这说明系统的Z轴输出以及位置测量输入接口无故障。故障最大的可能是Z轴伺服电动机的内装式编码器或编码器的连接电缆存在不良。
通过示波器检查Z轴的编码器，发现该编码器输出信号不良；更换新的编码器，机床即恢复正常。
例219~例220．机械传动系统引起的跟随误差报警的故障维修
例219．故障现象：一台采用FANUC 6M系统的卧式加工中心，在B轴旋转时(不论手动或回参考点)，出现ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统出现ALM403、441报警的含义同前。检查该机床的实际情况，发现机床配用的是齿牙盘回转工作台，工作台的回转应首先抬起转台后，才能进行。
检查机床的实际动作，当按下B轴方向键后，转台有“抬起”动作，但回转动作一开始即出现以上报警。
现场分析，估计报警的原因是由于工作台抬起不到位引起的。进一步检查，确认以上原因；重新调节转台抬起行程，确保抬起到位后，故障排除，机床恢复正常。
例220．故障现象：一台采用FANUC 6M系统的进口立式加工中心，在A轴回转时，出现ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：机床故障的分析过程同前例，但现场分析试验后发现本机床故障与上面几例的区别是，在本例中，当取下工件后，A轴运动立即恢复正常，报警消除。
为了分析比较，维修时测量了有工件与无工件时的电动机负载情况，测量发现，当装上工件尾架顶尖伸出后，A轴伺服电动机电流立即上升，直到超过额定电流。
根据以上现象，可以初步判定A轴过载的原因是尾架干涉引起的；重新调整尾架伸出行程与压力，并监视A轴电流，保证尾架伸出后电动机电流在额定的30％左右，故障消失，机床恢复正常。
例221．连接不良引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M系统的数控铣床(二手设备)，开机后移动X轴，CNC显示ALM411、ALM401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统ALM401报警的内容同前，ALM411报警的含义是“运动时X轴跟随误差超过”。
进一步分析、试验，发现系统全部参数设置正确，开机时驱动器无报警，且利用增量方式或手轮方式少量移动X轴(≤0.2mm)，机床仍无报警，且显示变化，但电动机不转。通过诊断参数检查X轴跟随误差DGN800的值，发现在X轴运动时，其值不断增加，当超过±200时，即出现报警，这一点与系统的“停止时允差”监控参数一致。
由于机床开机时速度控制单元均无报警，且CNC跟随误差能变化，初步判定机床的CNC 与速度控制单元均无故障。利用万用表测量驱动器的V CMD(速度给定电压)输入，发现此值始终为“0”，即：故障原因为CNC的速度给定电压未输入到驱动器。
在故障确定后，检查CNC至速度控制单元的连线，发现X轴速度给定输出线中间已断裂；重新连接后，故障排除，X轴即可正常工作。
例222．速度控制单元不良引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M系统的立式加工中心，在自动加工过程中突然出现
ALM401、ALM431报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统ALM 401、ALM 431的含义同前述。故障的分析与测量过程同上例。
经测量速度控制单元的测量端CHl8上的V CMD输入有电压，但测量端CH8上的电流给定值始终为0V，判定故障应与速度调节器回路有关。
对照FANUC直流伺服单元原理图分析、检查速度调节器各组成元器件，经测量发现速度调节器的集成运算放大器Q1的反向输入端(Q1的2脚)输入有电压，但Q1的输出端(Q1的1脚)始终为0V，由此确认Q1损坏。更换同规格的集成运算放大器后，故障排除，机床恢复正常。
例223．系统参数错误引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在开机后CRT显示401、410、411、420、421、430、431号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示以上报警的含义及分析过程同前。初步判定故障发生在速度控制单元的公共部分。
检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源等公共部分，未发现伺服驱动系统存在不良。考虑到在一般情况下，同时发生X轴、Y轴、Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小，因此维修时检查了伺服系统的参数设定。经检查发现，该机床的部分参数存在不同程度上的错误。在故障原因不明的情况下，根据机床原出厂数据，首先对参数进行了恢复，重新开机后，故障清除，机床恢复正常工作。
为了保证加工精度，又对机床的间隙、螺距等参数进行了重新测量与补偿，机床的精度得到了恢复，机床工作完全正常。
本故障的真正原因不明，初步判断属于偶然性干扰引发的存储器数据混乱。
例224~例229．运动不平稳故障维修
例224．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的加工中心，进给加工过程中，发现Y轴有振动现象。
分析与处理过程：加工过程中坐标轴出现振动、爬行现象与多种原因有关，故障可能是机械传动系统的原因，亦可能是伺服进给系统的调整与设定不当等等。
为了判定故障原因，将机床操作方式置于手动方式，用手摇脉冲发生器控制Y轴进给，发现Y轴仍有振动现象。在此方式下，通过较长时间的移动后，Y轴速度单元上OVC报警灯亮。证明Y轴伺服驱动器发生了过电流报警，根据以上现象，分析可能的原因如下：
1)电动机负载过重。
2)机械传动系统不良
3)位置环增益过高。
4)伺服电动机不良，等等。
维修时通过互换法，确认故障原因出在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机，经检查发现6个电刷中有2个的弹簧已经烧断，造成了电枢电流不平衡，使电动机输出转矩不平衡。另外，发现电动机的轴承亦有损坏，故而引起Y轴的振动与过电流。
更换电动机轴承与电刷后，机床恢复正常。
例225．故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在长期使用后，只要工作台移动到行程的中间段，X轴即出现缓慢的正、反向摆动。
分析与处理过程：由于机床在其他位置时工作均正常，因此，系统参数、伺服驱动器和机械部分应无问题。
考虑到机床已经过长期使用，机床与伺服驱动系统之间的配合可能会发生部分改变，一旦匹配不良，可能引起伺服系统的局部振动。根据FANUC伺服驱动系统的调整与设定说明，维修时通过改变X轴伺服单元上的S6、S7、S11、S13等设定端的设定，消除了机床的振动。
例226．故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在长期使用后，手动操作Z轴时有振动和异常响声，CRT显示431号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统出现431号报警的含义是“移动过程中Z轴误差过大”。通过系统的位置跟随误差诊断参数DGN802检查Z轴的位置误差，发现此值超过了系统允许的范围。
为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，通过脱开电动机与丝杠的联接再次开机试验，发现伺服驱动系统工作正常，故障清除，从而初步判定故障原因在机床机械部分。
利用手动转动机床Z轴，发现丝杠转动困难，丝杠的轴承发热。经仔细检查，发现Z轴导轨无润滑，造成Z轴摩擦阻力过大；重新修理Z轴润滑系统后，机床恢复正常。
例227．故障现象：一台配套FANUC 3M系统的数控铣床，在快速移动时，X轴与Y轴电动机有异常声，Z轴出现不规则的抖动，并且在主轴起动后，现象更为明显。
分析与处理过程：根据故障现象，初步判定该故障与驱动系统公共电源部件有关。但利用万用表检查各轴驱动器和CNC系统的工作电压，都满足要求。为了进一步对输入电源进行确
波形异常。再向前进行逐级检查，最终发现驱动器的输入匹配电阻存在问题，经测量其阻值已经变大；换上电阻后，机床恢复正常。
例228．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统的加工中心，X轴在静止时机床工作正常，无报警；但在X轴运动过程中，出现振动，伴有噪声。
分析与处理过程：由于机床在X轴静止时机床工作正常，无报警，初步判定数控系统与驱动器无故障。考虑到X轴运动时定位正确，因此，进一步判定系统X位置环工作正常。
检查X轴的振动情况，经观察发现，振动的频率与运动速度有关，运动速度快振动频率较高，运动速度慢则振动频率低，初步认为故障与速度反馈环节有关。分析引起以上故障可能的原因有：
1)测速发电机不良。
2)测速发电机连接不良。
3)直流伺服电动机不良。
维修时首先检查X轴伺服电动机的测速发电机连接，未发现不良。检查X轴伺服电动机与内装式测速发电机，发现换向器表面积有较多的碳粉，用压缩空气进行清理后，故障未消除。
进一步利用数字万用表，测量测速发电机换向片之间的电阻值，经比较后发现，有一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多，说明测速发电机绕组内部存在断路现象。更换新的测速发电机后，机床恢复正常。
例229．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统的加工中心， X轴在运动时速度不稳；由运动到停止的过程中，在停止位置出现较大幅度的振荡，有时不能完成定位，必须关机后，才能重新工作。
分析与处理过程：仔细观察机床的振动情况，发现X轴振荡频率较低，且无异常声。从振荡现象上看，故障现象与闭环系统参数设定有关，如：系统增益设定过高、积分时间常数设定过大等。
检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、积分时间电位器调节等均在合适的范围，且与故
为了进一步验证，维修时在记录了原调整值的前提下，将以上参数进行了重新调节与试验，发现故障依然存在，证明了判断的正确性。
在以上处理的基础上，将参数与调整值重新回到原设定后，对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理了测速发电机和伺服电动机的换向器表面，并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现，该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动，粘接部分已经脱开；经重新连接后，开机试验，故障现象消失，机床恢复正常工作。
例230．CNC显示位置测量系统报警故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，机床起动后，在自动方式运行下，CRT显示416号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现416号报警的含义是“X轴位置测量系统错误”。根据故障的含义以及FANUC 6M系统的实际配置，维修时按下列顺序进行了检查与确认：
1)检查脉冲编码器，未发现不良。
2)检查电动机、驱动器各连接器，均已经牢固连接。
3)用万用表测量电动机各电缆的连接，未发现问题。
4)交换驱动器的控制板未见异常。
5)重新起动机床，进行手动、回零操作，机床工作正常。
为了进一步判断故障原因，在机床自动方式下进行空运转试验，在1h后又出现416号报警。考虑到故障的不稳定性，在发生故障的位置停止机床，再次按上述顺序进行仔细复查，发现编码器反馈信号线中有一根线接触不良。换接备用线后，机床恢复正常工作。
例231．工作数小时后出现剧烈振动的故障维修
故障现象：某采用FANUC 0T数控系统的数控车床，开机时全部动作正常，伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行，加工的零件精度全部达到要求。当机床正常工作5～7h后(时间不定)，Z轴出现剧烈振荡，CNC报警，机床无法正常工作。这时，即使关机再起动，只要手动或自动移动Z轴，在所有速度范围内，都发生剧烈振荡。但是，如果关机时间足够长
分析与处理过程：该机床X、Z分别采用FANUC 5、10型AC伺服电动机驱动，主轴采用FANUC 8SAC主轴驱动，机床带液压夹具、液压尾架和15把刀的自动换刀装置，全封闭防护，自动排屑。因此，控制线路设计比较复杂，机床功能较强。
根据以上故障现象，首先从大的方面考虑，分析可能的原因不外乎机械、电气两个方面。在机械方面，可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶，滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化，导致进给系统的不稳定。在电气方面，可能是由于某个元器件的参数变化，引起系统的动态特性改变，导致系统的不稳定等等。
鉴于本机床采用的是半闭环伺服系统，为了分清原因，维修的第一步是松开Z轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接，在Z轴无负载的情况下，运行加工程序，以区分机械、电气故障。经试验发现：故障仍然存在，但发生故障的时间有所延长。因此，可以确认故障为电气原因，并且和负载大小或温升有关。
由于数控机床伺服进给系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电动机等三大部分，为了进一步分清原因，维修的第二步是将CNC的X轴和Z轴的速度给定和位置反馈互换(CNC的
M6与M8、M7与M9互换)，即：利用CNC的X轴指令控制机床的Z轴伺服和电动机运动，CNC的Z轴指令控制机床的X轴伺服和电动机运动，以判别故障发生在CNC或伺服。经更换发现，此时CNC的Z轴(带X轴伺服及电动机)运动正常，但X轴(带Z轴伺服及电动机)运动时出现振荡。据此，可以确认故障在Z轴伺服驱动或伺服电动机上。
考虑到该机床X、Z轴采用的是同系列的AC伺服驱动，其伺服PCB板型号和规格相同，为了进一步缩小检查范围，维修的第三步是在恢复第二步CNC和X、Z伺服间的正常连接后，将X、Z的PCB板经过调整设定后互换。经互换发现，这时X轴工作仍然正常，Z轴故障现象不变。
根据以上试验和检查，可以确认故障是由于Z轴伺服主电路或伺服电动机的不良而引起的。但由于X、Z电动机的规格相差较大，现场无相同型号的伺服驱动和电动机可供交换，因此不可以再利用“互换法”进行进一步判别。考虑到伺服主电路和伺服电动机的结构相对比较简单，故采用了原理分析法再进行了以下检查，具体步骤如下。
1)伺服主回路分析。经过前面的检查，故障范围已缩小到伺服主回路与伺服电动机上，当时编者主观认为伺服主回路，特别是逆变功率管由于长时间在高压、大电流情况下工作，参数随着温度变化而变值的可能性较大。为此测绘了实际AC驱动主回路原理图(如图6-1所示)(说明：后来的事实证明笔者这一步的判断是不正确的，但为了如实反映当时的维修过
图6-1是根据实物测绘的FANUC AC伺服主回路原理图(板号：A06B－6050－H103)。根据原理图可以分析、判断图中各元器件的作用如下：
NFBl为进线断路器，MCC为伺服主接触器，ZNR为进线过电压抑制器。VA～VF为直流整流电路，TA~TF为PWM逆变主回路。C1、C2、C3、R1为滤波电路，V1、V2、R2、T1为直流母线电压控制回路。R3为直流母线电流检测电阻，R4、R5为伺服电动机相电流检测电阻，R6~R8为伺服电动机能耗制动电阻。
经静态测量，以上元器件在开机时及发生故障停机后其参数均无明显变化，且在正常范围。
为进一步分析判断，在发生故障时，对主回路的实际工作情况进行了以下分析测量：
对于直流整流电路，若VA~VF正常，则当输入线电压U l为200V时，A、B间的直流平均电压应为：
U AB=1.35×U l=270V
考虑到电容器C1的作用，直流母线的实际平均电压应为整流电压的1.1～1.2倍左右，即300~325V左右。实际测量(在实际伺服单元上，为CN3的5脚与CN4的1脚间)，此值为正常，可以判定VA～VF无故障。
主要元件参数：C1：680μF， C2：1200μF， C3：3.3μF， R1：20kΩ
R2: 16ΩR3: 0.12Ω，R4/R5: 0.05Ω，R6/R7/R8：0.6n
图6-1 伺服驱动主回路原理图
对于直流母线控制回路，若V1、V2、T1、R2、R3工作正常，则C、D间的直流电压应略低于A、B间的电压，实际测量(在实际伺服单元上，为CN4的1脚与CN4的5脚间)，此值正常，可以判断以上元器件无故障。
但测量TA~TF组成的PWM逆变主回路输出(T1的5、6、7端子)，发现V相电压有时通时断的现象，由此判断故障应在V相。
为了进一步确认，维修时将U相的逆变晶体管(TA、TB)和V相的逆变晶体管(TC、TD)作了互换，但故障现象不变。
经以上检查，可以确认：故障原因应在伺服电动机上。
2)伺服电动机检查与维修。在故障范围确认后，对伺服电动机进行了仔细的检查，最终发现电动机的V相绝缘电阻在故障时变小，当放置较长时间后，又恢复正常。为此，维修时按以下步骤拆开了伺服电动机(参见图6-2)。
图6-2 伺服电动机结构示意图
1-电枢线插座 2-连接轴 3-转子 4-外壳 5-绕组 6-后盖联接螺钉 7-安装座 8一安装座联接螺钉
9-编码器固定螺钉 10-编码器联接螺钉 11-后盖 12-橡胶盖 13-编码器轴 14-编码器电缆 15-
编码器插座
①松开后盖联接螺钉6，取下后盖11。
②取出橡胶盖12。
③取出编码器联接螺钉10，脱开编码器和电动机轴之间的联接。
④松开编码器固定螺钉9，取下编码器。注意：由于实际编码器和电动机轴之间是锥度啮合，联接较紧，取编码器时应使用专门的工具，小心取下。
⑤松开安装座联接螺钉8，取下安装座7。
这时，可以露出电动机绕组5，经检查，发现该电动机绕组和引出线中间的连接部分由于长时间的冷却水渗漏，绝缘已经老化；经过重新连接、处理，再根据图6-2重新安装上安装座7，并固定编码器连接螺钉10，使编码器和电动机轴啮合。
3)转子位置的调整。在完成伺服电动机的维修后，为了保证编码器的安装正确，又进行了转子位置的检查和调整，方法如下：
①将电动机电枢线的V、W相(电枢插头的B、C脚)相连。
②将U相(电枢插头的A脚)和直流调压器的“+”端相联，V、W和直流调压器的“－”端相联(见图6-3a)，编码器加入+5V电源(编码器插头的J、N脚间)。
③通过调压器对电动机电枢加入励磁电流。这时，因为I u=I v+I w，且I v=I w，事实上相当于使电动机工作在图6-3b所示的90o位置，因此伺服电动机(永磁式)将自动转到U相的位置进行定位。注意：加入的励磁电流不可以太大，只要保证电动机能进行定位即可（实际维修时调整在3~5A)。
④在电动机完成U相定位后，旋转编码器，使编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8(编码器插头的C、P、L、M脚)同时为“1”，使转子位置检测信号和电动机实际位置一致；
⑤安装编码器固定螺钉，装上后盖，完成电动机维修。
经以上维修，机床恢复了正常。
图6-3 转子位置调整示意图
维修体会与维修要点：
在数控机床维修过程中，有时会遇到一些比较特殊的故障，例如：有的机床在刚开机时，系统和机床工作正常，但当工作一段时间后，将出现某一故障。这种故障有的通过关机清除后，机床又可以重新工作；有的必须经过较长的关机时间，让机床“休息”一段时间，机床才能重新工作。此类故障常常被人们称为“软故障”。
“软故障”的维修通常是数控机床维修中最难解决的问题之一。由于故障的不确定性和发生故障的随机性，使得机床时好时坏，这给检查、测量带来了相当的困难。维修人员必须具备较高的业务水平和丰富的实践经验，仔细分析故障现象，才能判定故障原因，并加以解决。
对于“软故障”的维修，在条件许可时，使用“互换法”可以较快地判别故障所在，而根据原理的分析，是解决问题的根本办法。维修人员应根据实际情况，仔细分析故障现象，才能判定故障原因，并加以解决。
例232．小范围移动正常、大范围移动出现剧烈振动的故障维修
故障现象：某采用FANUC 0T数控系统的数控车床，开机后，只要Z轴一移动，就出现剧烈振荡，CNC无报警，机床无法正常工作。
分析与处理过程：经仔细观察、检查，发现该机床的Z轴在小范围(约2.5mm以内)移动时，工作正常，运动平稳无振动：但一旦超过以上范围，机床即发生激烈振动。
根据这一现象分析，系统的位置控制部分以及伺服驱动器本身应无故障，初步判定故障在位置检测器件，即脉冲编码器上。
考虑到机床为半闭环结构，维修时通过更换电动机进行了确认，判定故障原因是由于脉冲编码器的不良引起的。
为了深入了解引起故障的根本原因，维修时作了以下分析与试验：
1)在伺服驱动器主回路断电的情况下，手动转动电动机轴，检查系统显示，发现无论电动机正转、反转，系统显示器上都能够正确显示实际位置值，表明位置编码器的A、B、*A、*B 信号输出正确。
2)由于本机床Z轴丝杠螺距为5mm，只要Z轴移动2mm左右即发生振动，因此，故障原因可能与电动机转子的实际位置有关，即脉冲编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8信号存在不良。
根据以上分析，考虑到Z轴可以正常移动2.5mm左右，相当于电动机实际转动180o，因此，进一步判定故障的部位是转子位置检测信号中的C8存在不良。
按照上例同样的方法，取下脉冲编码器后，根据编码器的连接要求(见表6-1)，在引脚
N/T、J/K上加入DC5V后，旋转编码器轴，利用万用表测量C1、C2、C4、C8，发现C8的状态无变化，确认了编码器的转子位置检测信号C8存在故障。
进一步检查发现，编码器内部的C8输出驱动集成电路已经损坏；更换集成电路后，重新安装编码器，并按上例同样的方法调整转子角度后，机床恢复正常。
例233．开机后发生周期性振动的报警维修
故障现象：一台配套FANUC llM的加工中心，开机时，CRT显示SV008号报警，Z轴发生周期性振动。
分析与处理过程：FANUC llM系统出现SV008报警的含义是“坐标轴停止时的误差过大”，引起本报警的可能原因有：
1)系统位置控制参数设定错误。
2)伺服系统机械故障。
3)电源电压异常。
根据上述可能的原因，再结合Z轴作周期性振动的现象综合分析，并通过脱开电动机与丝杠的连接试验，初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。
为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Z轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障不变，由此判定故障原因不在伺服电动机。
由于X、Y、Z伺服驱动器的控制板规格一致，在更改设定、短接端后，更换控制板试验，证明故障原因在驱动器的控制板上。
更换驱动器控制板后，故障排除，机床恢复正常。
例234．运动过程中出现振动的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 11ME系统的加工中心，在长期使用后，X轴作正向运动时发生振动。
分析与处理过程：伺服进给系统产生振动、爬行的原因主要有以下几种：
1)机械部分安装、调整不良。
2)伺服电动机或速度、位置检测部件不良。
3)驱动器的设定和调整不当。
4)外部干扰、接地、屏蔽不良，等等。
为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，脱开电动机与丝杠的连接后再次开机试验，发现故障仍然存在，因此初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。
为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Y轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障转移到了Y轴，由此判定故障原因是由于X轴电动机不良引起的。
利用示波器测量伺服电动机内装式编码器的信号，最终发现故障是由于编码器不良而引起的；更换编码器后，机床恢复正常工作。
例235．开机后电动机产生尖叫的故障维修