时间：2023-05-30 09:47:29
关键词：数控系统；FANUC；编程
现在典型的数控系统都含有CNC控制装置和I/O逻辑处理装置。CNC装置完成插补、控制和监控管理等功能，而I/O逻辑处理主要都是PLC处理。FANUC数控系统也含有CNC控制器和PLC，但FANUC数控系统的PLC在该公司产品系列中把通常称谓的PLC称为PMC。其主要原因是通常的PLC主要用于一般的自动化设备，具有像输入、与、或、输出、定时器、计数器等功能，但是缺少针对机床的便于机床控制编程的功能指令，像快捷选刀、用于机床的译码指令等，一般PLC是没有的，而FANUC数控系统中PLC，除具有一般PLC逻辑功能外，还专门设计了便于用户使用针对机床控制的功能指令，故FANUC数控系统把数控系统中PLC称为PMC(可编程机床控制器)。
1 FANUC 系统简介
1.1 CNC是数控系统的核心，机床上I/O及设备与CNC数据交换，都要通过PMC处理，才能完成，PMC起着机床与CNC之间桥梁作用。
1.2 机床本体上的信号进入PMC，输入信号为X地址信号，输出到机床本体信号为Y信号地址，因内置PMC和外置PMC不同，地址的编排和范围有所不同。
1.3 根据机床动作要求，编制PMC程序，由PMC处理送给CNC装置的信号为G信号，CNC处理结果产生的标志位为F信号，直接用于PMC逻辑编程，各具体信号含义可以参考FANUC相关技术资料。机床本体上的一些开关量通过接口电路进人系统，大部分信号进入PMC控制器参与逻辑处理，处理结果送给CNC装置。
1.4 其中有一部分高速处理信号如“DEC(减速)、ESP(急停)、SKIP(跳跃）”等直接进入CNC装置，由CNC装置来处理相关功能。CNC输出控制信号为地址信号，该信号根据需要参与PMC编程。
因为现在的中高档数控系统已经把CNC、PMC(PLC)紧密结合在一起，数控系统柔性更强，CNC与PMC之间有G、F信号关联，而PMC与MT之间通过X、Y地址输入输出。外部信号要进入CNC以及CNC信号要输出控制机床，均需用户编制PMC程序。
如要正确应用FANUC数控系统，必须要理解控制对象(机床)的动作要求，明确有哪些信号输入数控系统，数控系统要输出哪些控制信号，各个信号的作用和电平要求。掌握PMC和CNC装置之间G和F各个信号时序和逻辑要求，根据机床动作要求，分清哪些需要进入CNC装置(G信号)，哪些信号(F信号)从CNC装置输出，哪些信号需要参与编制逻辑程序。最后在理解机床动作基础上，应用PMC编程指令，编制程序，对程序进行调试。
2 FANUC PMC编程基本工作原理
2.1 循环执行
FANUC顺序程序从梯形图的开头执行直到梯形图结束。在程序执行完后，再次从梯形 图的开头执行，这被称为循环执行。从梯形图的开头直至结束的执行时间成为循环处理周期，它取决于控制的规模(程序步数）和第一级程序的大小，处理周期越短，信号的响应延迟越短，信号的响应能力也越强。
2.2 执行的优先顺序（第一级、第二级）
顺序程序由两部分组成：第一级程序部分和第二级程序部分，第一级程序每8ms执行一次，如果第一级程序较长，那么总的执行时间（包括第二级程序）就会延长因此编辑第一级程序时，应使其尽可能短。第二级程序每(8×n)ms执行一次，n为第二级程序分割数。程序编制完成后，在向CNC调试RAM中传送过程中，第二级程序被自动分割。如果使用计算机编程软件，编程结束后画面上显示一个循环所占用的时间。顺序程序构成如图。
第一级程序：仅处理短脉冲信号。这些信号包括急停，各轴超程，返回参考点，减速，外部减速和进给暂停信号等。第二级程序的分割是为了执行第一级程序。
第二级程序的分割：当最后(分割数为n)的第二级程序部分执行完后，程序又从头开始执行。这样当分割数为n时，一个循环的执行时间为(8×n)ms。第一级程序每8ms执行一次，第二级程序每(8×n)ms执行一次。
在PMC-PA1软件版本中，8ms中的1.25ms用于执行第一和第二级程序，剩余时间由CNC使用。
2.3 编程地址分类
地址用来区分信号。不同的地址分别对应机床侧的输入、输出信号、CNC侧的输入、输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器(PMC参数)和数据表。每个地址由地号和位号(0～7)组成。表明信号名称和地址关系的信号表在编制顺序程序时可在CRT/MDI上或者通过计算机输入到PMC中。在编制PMC顺序程序时，需使用两类输入/输出地址：与PMC相关的输入/输出信号地址，经由I／O板的接收电路和驱动电路传送地址；与PMC相关的输人/输出信号,仅在存储器(例如RAM)中传送的地址。
地址格式由如下所示用地址号和位号表示，如：X127.6，其中X127为地址号(字母后三位或四位数字)，6为位号(0～7)。在地址号的开头必须指定一个字母用来表示下中所列的信号的类型。在功能指令中指定字节单位时，位号可以省略，如X127。
PMC与CNC之间的基本的接口地址为：
PMCCNC相关信号，地址为F0～F255，具体信号参考有关技术资料。
CNCPMC相关信号，地址为G0～G255，具体信号参考有关技术资料。
PMC与机床之间的地址（PMCMT)：
2.3.1 当使用FANUC I/O LINK时：
PMCMT 地址范围为X0～X127。
PMCMT 地址范围为Y0～Y127。
2.3.2 当使用内装I／0地址时：
PMCMT地址范围为X1000～X1019。接口地址在上述范围内指定，硬件指定后，不能更改。
PMCMT地址范围为Y1000～Y1014。接口地址在上述范围内指定，硬件指定后，不能更改。此地址由硬
2.3.3 接口地址固定的信号
在FANUC数控系统PMC与机床之间信号有些地址是固定的，如“DEC(减速)、ESP(急停)、SKIP(跳跃）”等，必须确认从机床侧输入的信号连接在指定的地址上，因为CNC在运行时会直接引用这些地址信号。具体信号参考有关技术资料。
2.3.4 如果同时使用I/O LINK和内装I/O卡，若I/O LINK和内装I/O指定相同地址，以I/O卡指定的地址有效。
总之，FANUC系统编程，既有与其它CNC系统相同的共性，又有自己独有的特点。编程时，必须认证阅读编程手册，严格优化嵌入程序，减少系统占用时间，进而减小系统延迟，提高CNC系统的响应速度。
课题编号：
黑教育厅高职高专科研12515171
作者简历：
关键词：FANUC系统；数控车床；故障排除
引言
数控车床是一种高效的车床类产品，其能够很大程度降低劳动者的工作强度，并提高生产效率，在国内市场中已经逐渐替代普通车床成为市场上的主导产品。尽管目前的产品可靠性一直处于不断提高的阶段，但随着市场占有率的逐年上升，其偶发故障还是在所难免，因此可借助系统的自诊断功能，分析故障原因，解决排除故障点，快速的使机床恢复工作状态。现以ETC36d数控车床为例，FANUC系统配CTB伺服主轴，精诚HST伺服刀架为例，对其偶发的故障进行分析，列出具体的诊断过程并提出解决方法。
1.系统零点故障
当机床发生零点位置不准的问题后，操作者会发现机床走刀位置不正确，首件工件废品，严重的会出现撞刀事故。以下几种原因会导致机床零点不准的情况：
故障一，机床再发生碰撞或连接伺服电机与丝杠的联轴节松动。
当机床发生碰撞时，由于扭力瞬间增大使连接伺服电机与丝杠的联轴节发生相对滑动，导致机械坐标出现偏移，此时加工的零件会出现超差；联轴节松动的情况会导致加工尺寸总是偏小，通过手作将机床轴移动到机械硬限位处，继续摇动手轮如果发现刀架已经停止运动但系统坐标还在变化则说明联轴节松动，否则系统会发出“位置超差”报警。
故障二，驱动器电池没电。
在系统发出“驱动器电池电压过低”的报警后，如果不及时更换电池系统会在每次开机后机械坐标都会显示为0，而不是机床关机前的位置，此时必须更换电池否则机床将无法使用，可以通过系统诊断参数202#2如果为1便可以确定电池电压为0，更换电池后，参照使用说明书，将车床X轴，Z轴移至机床制造商指定的固定位置，把参数NO.1815#4设为1，机床便会重新建立机械坐标。在设置参数时，有时系统会报300号报警，此时将报警轴移动到一个螺距以外的位置，下电重新启动机床，重复回零动作即可。
2.车削螺纹故障
故障一，车削螺纹发生乱扣现象。
车削螺纹发生乱扣现象时，最先考虑刀具选型是否正确，连接主轴和编码器的齿形带是否松动，系统参数NO.1622切削进给的加减速时间常数是否过大（推荐值20），观察编码器外观，判断是否进了油污导致1转信号不稳定，如果油污过多需要拆开编码器外壳将内部码盘用酒精进行清洗。
故障二，在车削螺纹时刀具停止在工件前端不执行程序。
在车削螺纹时刀具停止在工件前端不执行程序时，通过诊断页面查看等待1转信号是否为1，如果为1则说明主轴编码器1转信号有故障，车床在执行螺纹车削时会停止在工件前端不向下执行程序。如果1转信号正确，可将参数N0.1826每个轴的到位宽度和NO.1827每个轴切削进给时的到位宽度中的数值改大一点（推荐值20）。
故障三，车削大螺距螺纹时尺寸不对而车削小螺距螺纹尺寸正确。
车削大螺距螺纹时尺寸不对而车削小螺距螺y尺寸正确时，只需更改系统参数NO.1430每个轴的最大切削进给速度，将该数值改大可以参照螺纹切削进给速度计算，如果进给速度大于电机的额定转速，该机床就不能满足类似螺纹的车削技术要求。
3.系统“SV0433 变频器DC LINK电压低”报警
在系统维修维护手册中提示导致“SV0433 变频器DC LINK电压低”报警的原因是，共同电源DC LINK电压下降，伺服放大器DC LINK电压下降。这里共同电源DC LINK电压指的是伺服放大器CX19B接口的直流24V（允许波动范围+10%，-10%），先用万用表确认CX19B接口的电源是否为24V，再检查插头有无虚连松动的迹象，确认无误的情况下，再分析伺服放大器DC LINK电压是否正常，伺服放大器DC LINK电压指的是驱动器内部直流300V的转换电压，产生直流300V的电压必须满足伺服放大器的动力电压满流200V～240V（允许波动范围+10%，-15%），三相电压之间的相电压必须保证一致，曾经有一案例经过变压器后三相200V电压的相间电压不一致导致“变频器DC LINK电压低”报警。
4.伺服电机过热
在数控车床中430伺服电机过热报警也是出现概率较高，经常是电机轴与丝杠不同心，导致电机长期处于与丝杠憋劲的状态，在进行金属加工过程中，电机连续工作导致温升过快过高出现报警，通过系统诊断电机监控页面，在机床静止时观察电机的电流值，如果电流过大，证明电机一直处于发力状态，此时可以松开电机与丝杠之间的联轴节，如果电流减小可以进一步证明电机在装配时误差过大，调节电机支座解决故障。
5.刀架故障
精诚HST伺服刀架是沈阳机床与意大利最新合作研发的新型伺服刀架，以换刀时间短，响应快，重复定位精度高而闻名，但由于上市时间短可靠性有待提高，最常发生的故障是刀架非法松开，刀具不在正位。
故障一，刀具非法松开报警。
该伺服刀架通过液压来实现松开和锁紧动作，电磁阀YV1得电刀架松开，电磁阀YV2得电刀架锁紧，再确认电磁阀YV2动作正常，电磁阀没有堵塞的情况下，检查刀架内部的松开到位检测开关S1和锁紧到位检测开关S2，当锁紧到位检测开关S2位置不正时，刀架虽然处于锁紧状态但系统检测不到开关S2反馈的锁紧信号，系统就会发出“刀架非法松开”报警，调整开关S2的位置就可以解决该故障。
故障二，刀具不在正位报警。
该伺服刀架采用绝对值伺服电机进行选刀和定位控制，当刀架受到外力干扰后，系统发出换刀指令进行换刀到位，刀架执行锁紧后，系统检测到刀架伺服电机的位置编码器反馈脉冲数与之前记忆的不一致，系统就会发出“刀具不在正位”报警，更改系统参数，切换到刀架修调模式，在修调模式下微调刀盘位置，在按下手动选刀，直到报警不再出现为止。
另外当刀架的伺服驱动器电池没电后，在换刀过后系统也会发出“刀具不在正位”报警，更换电池后，进入刀架修调模式，确认锁紧信号正常并把刀盘调整到1工位，驱动参数P2-08改为271，P2-71改为1，故障解决。
结束语
数控车床的故障种类很多，有的是人为误操作，有的是设备可靠性有缺陷，但有很多故障是类似接线端子虚连等小问题所导致，作为维修人员排除故障时，使用从简到繁，由易到难地方法逐层排查往往会节约很多时间和精力。
参考文献：
[1]FANUC系统维修说明书。
【关键词】倒圆角 分层加工 刀具半径补偿 G10
倒圆角就是把工件的棱角切削成圆弧面的加工，在数铣加工应用的非常频繁。圆角曲面可以看成是由无数等高线组成的，所以我们可以采用分层加工的方式倒圆角，每一层都沿着等高线走刀，一层一层的加工出圆角曲面。
方法一、计算每层的等高线轨迹
圆孔倒角等高线都是圆，高度增加圆的半径也在变大。编程时只要计算出每个高度圆的半径，然后使用圆弧指令G02或G03和宏程序编写加工程序。
程序的编写
O1000 程序名
N10 M6 T1 换上一号刀，Ф10mm立铣刀
N20 G54 G90 G40 设置加工初始状态
N30 G00 X0 Y0 刀具快速移动到X0 Y0处
N40 M03 S1000 主轴正转，转速1000r/min
N50 Z5 刀具快速下降到Z5处
N60 #1=0 定义变量的初值（θ的初始值）
N70 WHILE[#1LE90]DO1 循环语句，当#1≤90°时在N80～N120之间循环，加工圆角曲面
N80 G01 Z[10*SIN[#1]-10] F100 指定每一层的加工高度和进给速度
N90 G41 X[35-10*COS[#1]] D1 移动到每层铣削时的初始位置同时引入左刀补
N100 G3 I[10*COS[#1]-35] 逆时针加工整圆，分层等高加工圆角
N110 G40 G1 X0 移动到X0 YO处同时取消刀补
N120 #1=#1+5 角度值每次增加5°（增量值取得越小，圆角的加工精度越高）
N130 END1 循环语句结束
N140 G0 Z100 快速抬刀到Z100处
N150 M30 程序结束
方法二、用刀具补偿值指令G10编程
只减小程序中的半径r，而不改变刀具实际半径R，加工轮廓就会向外偏移，偏移量就等于实际半径R-程序半径r。如果使R-r等于每层等高线相对于底层圆弧轮廓的水平偏移量，偏移后的轮廓就能和每一层的等高线轨迹重合。只要把r设成变量#101，并通过刀具补偿值指令G10输入到程序中就可以实现刀具自动偏移按等高线轮廓加工圆角。
程序的编写
要想在程序中改变刀具半径，就需要用到输入刀具补偿值的指令――G10，编程格式：G10 L12 P0 R#101（P：刀具补偿号R：刀具补偿量）
O1002 程序名
N10 M6 T1 换上一号刀，Ф10mm立铣刀
N20 G54 G90 G40 设置加工初始状态
N30 G00 X0 Y0 刀具快速移动到X0 Y0处
N40 M03 S1000 主轴正转，转速1000r/min
N50 Z5 刀具快速下降到Z5处
N60 #1=0 定义变量的初值（θ的初始值）
N70 #101=5 定义变量的初值（刀具半径R的初始值）
N80 WHILE[#1LE90]DO1 循环语句，当#1≤90°时在N90～N150之间循环，加工圆角曲面
N90 G10 L12 P1 R#101 指定一号刀具的半径补偿值
N100 G01 Z[10*SIN[#1]-10] F100 指定每一层的加工高度和进给速度
N110 G41 X25 D1 移动到每层铣削时的初始位置同时引入左刀补
N120 G03 I-25 逆时针加工整圆，分层等高加工圆角
N130 G40 G1 X0 移动到X0 YO处同时取消刀补
N140 #1=#1+5 角度值每次增加5°（增量值取得越小，圆角曲面的加工精度越高）
N150 #101=10*COS[#1]-5 计算一号刀具的半径补偿值
N160 END1 循环语句结束
N170 G0 Z100 快速抬刀到Z100处
N180 M30 程序结束
上面讲了两种倒圆角的编程方法：
第一种方法思路简单但，只适用于在轮廓比较规则的型腔上加工圆角，像圆孔、方形型腔等，如果型腔的轮廓比较复杂或者不规则就难以实现了；
第二种方法用在程序中改变刀具半径的方法编程，因为这种方法只按型腔的轮廓编程，因此可以简化编程，而且能够实现在任何形状的型腔上加工倒角。实际上任何由等高线组成的曲面都可以用这种方法来加工。
这两种方法并不只局限于FANUC系统，它们的编程思路同样可以用到其他系统当中。
【参考文献】
关键词：数控技术专业；工学做结合；人才培养模式
中图分类号：G726 文献标识码：A
一、概述
数控技术是制造业实现智能化、自动化、柔性化、集成化生产的基础，数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率的重要手段，是实现中国制造2025目标的前提；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。陕西工业职业技术学院FANUC数控系统应用中心于2012年3月由陕西工业职业技术学院和北京发那科机电有限公司、陕西法士特汽车传动集团有限公司共同出资建设。
依托FANUC应用中心，学院加强产学研合作，工学做结合，以“数控加工设备使用与维修”岗位核心技能培养为重点，以真实工作任务为载体，努力创建“项目引领、情景真实、层次分明、分段递进”的工学结合的数控技术专业人才培养模式。“项目引领”是指在FANUC应用中心项目带动下，利用发那科公司及FANUC系统用户行业企业平台，校企深度融合，共育高技术技能人才。“情景真实”是指以企业典型产品零部件加工及典型维修改造案例作为学习情境，设计载体引入课堂；“层次分明”是指技能培养分四个层次，即普通设备使用能力、常见数控设备使用能力、高端数控设备使用能力、数控设备维护维修与改造能力；“分段递进”是指教学过程分为五个阶段，即基本操作与维护技能训练、两轴与三轴数控操作与维护技能训练、高端数控机床操作与维护技能训练、对外加工与服务训练、生产性顶岗实习。此模式一方面可以在发那科公司及其用户企业的技术支持下，制订数控技术专业发展规划、人才培养方案、专业培养计划，推进教学与课程改革。另一方面可利用学院师资力量，协助企业解决技术难题，培养“双师型”师资队伍。
二、拓展校企合作平台，丰富校企合作内容
（一）搭建实习实训基地平台
依托FANUC应用中心，学院与行业企业逐渐建立了良好的合作关系。先后与陕西秦川机床制造有限公司、宝鸡机床制造有限公司、陕西法士特汽车传动集团有限公司、陕西北人印机公司等一大批省内外著名企业签订了校企合作协议；建立了校外实践、实习签约基地30多个，并与100多家FANUC系统用户行业企业建立了联系，开展多方位、多样化的校企合作。
（二）搭建专业建设管理平台
学院将FANUC系统用户行业企业专家视为促进学院建设和发展的重要资源。近年来先后建立了数控技术专业、数控设备应用与维护专业教学指导委员会，有近30名校外行业企业专家受聘担任专业指导委员会副主任或委员。该项举措使得行业企业参与学院人才培养全过程，共同承担培养工作。受聘专家参与制订专业发展规划、人才培养方案、专业培养计划，推进教学与课程改革，极大地促进了专业建设。
（三）搭建师资队伍管理平台
为了打造“上得了讲堂下得了车间”的双师结构教学团队，学院通过FANUC数控系统应用中心这个校企合作平台，坚持“走出去、请进来”。一是坚持“要上讲堂，先下企业”，要求专业教师下企业，带着任务到车间、带着技术去交流。为此学院建立了“教师实践锻炼质量监控管理体系”。二是坚持“优秀校外人才进课堂”，数控技术专业、数控设备应用与维护专业外聘了一批兼职教师。这些兼职教师主要来自校外实习基地――FANUC系统用户行业企业。他们大都具有行业中高级专业技术职务，主要负责专业性较强的实践教学环节，取得了良好的教学效果。
（四）搭建顶岗实习管理平台
学院与FANUC数控系统应用中心合作建设企业――“法士特公司”建立战略合作伙伴关系，构建了顶岗实习管理平台。学生在完成正常教学活动的同时，由企业进行专业实践培训、岗位技能培训、企业文化教育等内容。这一培养模式使学生有机会在学校时就与企业挂钩，使专业学习变得更具现实意义。
三、深化校企合作领域，创新人才培养模式
（一）以“横向科研项目”建设为突破口，扎实推进校企合作建设
基于工作过程的教学改革需要教师带领学生走出校门，让学生参与到企业项目中，在实践中提高工程实践能力。数控技术专业必须重视加强学生数控设备调试与运行、维护等基本技能的培养，帮助毕业生在经过一定工作积累后，提升其职业空间。为此，学院出台相关政策，鼓励教师为企业进行技术服务，签订横向科研项目。先后与咸阳非金属矿研究设计院有限公司签订了横向科研项目“CC2000冲击式超细粉碎设备部分关键件的数控加工工艺设计与制造”“对撞式超细粉磨分级系统电气控制柜研制”；与咸阳职业技术学院签署技术服务项目――“数控加工中心等设备故障诊断与维修”；与秦都明鑫机械加工厂签署技术服务项目――“数控车床精度检验与恢复”等。通过这些项目的实施，教师带领学生进行机电设计、调试，FANUC系统机床维修、改造、零件加工等。学校和行业企业在校企合作、学生就业、顶岗实习、基地建设、社会服务及科技成果转化等方面取得了积极的成果。
（二）以“教学资源库”建设为平台，不断推进课程改革
2012年初，教育部高职教育数控技术专业和数控设备应用与维护专业教学资源库建设项目相继启动。学院承担了《数控设备改造》课程子项目建设任务。《数控设备改造》课程是12门核心课程之一，是专业提高类课程，主要由“专业级资源建设”“课程级资源建设”“素材级资源建设”“在线测试平台资源建设”“推广与更新”等项目组成。
课程建设依托FANUC数控系统应用中心平台，建立了“依据企业人才需求，基于工作过程的项目式”的职教课程，为学院和资源库应用院校培育了一批做中学项目式职教课程开发与教学资源研制师资队伍，通过他们带动了本地区示范辐射院校职教同行教学模式、教学方法和教学手段改革；聚集了一大批具有普适性的数控类专业数字化专业教学资源作品，资源共享成效显著；资源平台运行使专业教学资源在全国范围内迅速传播，有效促进了职业教育公平；为提升专业教学资源库社会服务能力和水平开辟了新局面。
项目建设在带动本地区同行“做中学”模式改革、教学方法和教学手段改革，校企合作共同开发职业教育课程，推广企业先进应用技术，专业教学资源共享等方面取得了重要进展，为我国构建终身学习社会、促进教育公平作出了有益探索。我院教师编著的《数控设备改造》课程项目教材获全国机械行业校本教材二等奖；主持的教育部高职教育数维专业教学资源库建设项目子项目《数控设备改造》课程在高职高专网上线。
在国家资源库级资源库建设的带领下，近年来我们陆续进行了数控技术专业多门专业核心课程的综合改革。先后推出了《数控机床结构》等七门课程的精品资源共享课建设和《数控机床故障诊断与维修》等四门课程的MOOCS建设，课程资源不断丰富。
（三）以“FANUC系统培训工程师”培养为契机，培养国际化高技术人才
为进一步提升教师业务水平与国际交流能力，在FANUC公司统一组织下，学校多次选派优秀中青年教师去北京FANUC公司和日本FANUC公司进行业务进修，开展科研、培训、交流互访等多项合作。通过学习和交流，学院教师数控机床编程操作和数控系统装调维修技能进一步提高。
（四）以各级各类“数控技能大赛”为推手，培养数控专业高技术技能人才
通过FANUC应用中心建设的推动，我院学生在2012-2014年连续3年的陕西省数控装调维修大赛上分别获得两个2等奖，6个三等奖。并2次代表陕西参加教育部在天津举办的职业院校技能大赛。2014年在国家五部委举办的“第六届数控技能大赛陕西选拔赛”中获得“数控装调维修赛项”陕西省高职第一名，并代表陕西队参加全国大赛获得优秀奖。
（五）以“请进来，走出去”为方法，持续推进人才培养质量提高
除了正常的企业兼职教师外，先后聘请中国机床再制造产业技术创新战略联盟副理事长、北京圣兰拓数控技术公司总经理宋松高级工程师，陕西省机械工程学会数控自动化分会常务理事、数控维修专家黄万长高级工程师，陕西省机械研究院数控维修专家戴周社高级技师来我院为我院师生作专题讲座。校企共同构建专业课程体系，共同开发专业课程与实施课程教学，加强学生顶岗实习管理。在教学上实现“教、学、做”一体化，为学生提供真实的工作环境和各类技能培训，让学生在感悟中学习理论，在实践中掌握技能。
（六）以“对外培训”为纽带，深化产教融合
近年来，学院先后以FANUC应用中心为平台，为陕西法士特公司、西北医疗设备公司、宝鸡桥梁厂、宝光集团、宝鸡机车厂等企业进行了FANUC数控设备维修培训，共举办企业职工培训班6期，并与企业技术人员就设备数控改造等技术问题进行了广泛交流与合作。举办国家级高职教师数控装调维修培训班2期，中职教师国家级培训班5期；中职教师省级培训班6期。通过培训，在提升教师教学水平的同时，大力推进了FANUC系统用户企业与学校的多方合作办学，发挥学校的人才技术和教育资源优势，利用FANUC应用中心的设备和实践条件，推动产学研结合与科技成果转化，建立以企业为主体的技术创新和以学校为主体的知识创新相融合的人才培养体系。深化产教融合、加强行业指导，完善校企合作制度，不断推进人才培养模式创新，为数控技术及相关专业的高端技术技能人才培养做出不懈的努力。
四、巩固校企合作成效，不断提高人才培养质量
（一）学生职业能力加强，就业质量不断提高
通过在“FANUC数控系统应用中心”进行的基于工作过程的理实一体化课程教学，学生在校期间已经对于数控机床编程操作、数控机床精度检测、数控系统连接调试、数控机床故障诊断与维修等企业工作任务有了较深入的了解，职业能力较高，毕业生表现出较强的首岗适应能力、多岗迁移能力和可持续发展能力，毕业生就业率始终保持在98%以上，专业对口率上升到85%以上，用人单位对毕业生综合评价的称职率为99.84%，优秀率68.9%。本专业学生就业于北京凯恩帝数控技术公司、陕西法士特公司、秦川机床集团等国内著名高科技企业的数量逐年提高，学生在行业内就业优势明显。图1和图2分别为学生就业单位性质流向及薪资情况分布图。
（二）教学资源进一步丰富，服务产业能力提高
FANUC数控系统应用中心所建成的实验实训室及教学资源，通过为中航西控公司、陕西法士特汽车传动有限公司等企业开展数控维修工种职业技能培训工作，已将其纳入数控车、数控铣、数控加工中心机械装调维修、电气装调维修等培训课程中。为相关专业学生、教师及企业员工为主体的社会学习者群体的终身学习创造了条件。
五、结语
通过几年的实践，进一步完善了“项目引领、情景真实、层次分明、分段递进”数控技术专业人才培养模式。重构了以培养学生职业能力为主线的、基于工作过程的理实一体化课程为基础的人才培养方案。从技术技能基础配养开始，到核心能力、综合能力培养课程，最后进行拓展能力培养课程学习。探索形成了以“课程建设为抓手、实验室建设为基础、资源库建设为手段、科研项目锻炼为辅助、各级大赛检验为推手”的学生职业能力提升方法。不断提高“FANUC数控系统应用中心”服务水平，增强“FANUC应用中心”的社会服务能力。扩大应用中心与FANUC公司及相关用户合作范围和领域，促进优势互补、资源共享，共同进行教学改革，建立职业教育改革与创新机制。
参考文献
[1]祝战科.FANUC数控系统应用中心建设的实践与思考[J].教育教学论坛，2013（28）.
[2]陈解放.基于中国国情的工学结合人才培养模式实施路径选择[J].中国高等教育，2007（7）.
关键词：FANUC系统；中文报警；外部报警；信息显示功能；信息数据表；十六进制转码 文献标识码：A
中图分类号：TP306 文章编号：1009-2374（2015）24-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.24.005
数控机床发生故障时，绝大多数情况下数控系统能及时地显示报警号和报警信息，维修人员可依据系统画面的报警显示进行故障的维修分析及处理。在FANUC系统中，由机床厂商设计的外部报警，常以英文字符串构成，给维修人员诊断故障带来了一定的困难，开发一套具有中文文本的报警信息，可方便机床操作人员与维修人员快速定位与解决机床所产生的故障。
1 FANUC数控系统报警的分类
根据报警显示形式的不同，FS-0iD可分为内部报警和外部报警。
1.1 内部报警
内部报警主要是由FANUC系统根据它所控制的对象，如系统本体、伺服放大器、主轴放大器、机床操作、编程循环等运行状态来产生对应的报警文本，系统上绝大部分的报警都属于此类情况。
FS-0iD系统的内部报警类别很多，主要以两位字母+数字+文字结合为主。对维修人员来说需要关注以下报警字母：PS（与程序操作相关的报警）、BG（与后台编辑相关的报警）、SR（与通信相关的报警）、SV（与伺服相关的报警）、OT（与超程相关的报警）、IO（与存储器文件相关的报警）、PW（请求切断电源的报警）、SP（与主轴相关的报警）、OH（硬件过热报警）、DS（其他报警）和IE（与误动作防止功能相关的
报警）。
由于内部报警功能丰富，报警数量较大，报警文字描述不够详尽，平时在使用和维修机床时，无法依靠系统画面显示的报警来解决问题，这就需要FANUC自带的维修说明书（B-64305CM）供参考，通过查阅说明书中对应的解决办法，逐一排除机床上出现的故障。
1.2 外部报警
外部报警主要是针对机床厂所设计的机床的运行状态和开关量来产生对应的报警，一般在PMC程序编辑与I/O连接时出现。
外部报警主要由机床生产厂家所设计，只能够用于特定的机床。由于机床报警无通用性，维修人员必须阅读机床生产厂家所提供的使用说明书来进行故障处理。
2 信息显示功能
2.1 信息显示请求地址
在FANUC PMC（Programmable Machine Controller）程序中，信息显示请求位共2000位（A0.0～A249.7），每一位都对应一条信息。在PMC程序运行中，当信息请求位输出为1，系统画面即会显示对应的文本信息；当信息请求位输出为0，则会清除对应的显示信息。
2.2 信息数据表
每一位信息请求地址都会有专门的信息数据表与之对应，信息数据表的内容包括信息号和信息数据两部分。在FANUC系统中，信息号有特定的分类，见表1：
当出现1000～1999信息时，会跳转至报警界面并显示报警信息，同时中断机床的工作；而出现2000号以后的信息时，只在操作界面中显示，并不会中断机床的工作状态。
2.3 信息显示功能指令
外部报警的实现需要PMC程序中编制信息显示指令DISPB（SUB41），该指令用于系统显示装置（CRT或LCD）上显示外部信息，机床制造商根据机床的具体工作情况编制机床报警号及显示信息。
当ACT=0时，系统不进行任何信息的显示；当ACT=1时，根据各显示信息请求地址位的状态，显示信息数据表中设定的信息，每条最多为255个字符。
3 中文报警文本的编制
3.1 编制信息显示功能指令
利用FANUC LADDER V6.3软件，在PMC程序中编写显示功能指令。触发信号为R9091.1（默认信号恒1），显示功能始终生效，设定信息数为1000。
3.2 制定信息显示请求地址
在LADDER软件的Message选项中，确定信息显示请求地址，如A0.0～A2.3，使用20个信息地址，并在PMC程序中编制所有请求地址的触发条件。
3.3 编制中文报警文本
Message选项中，依据显示请求地址，在对应的信息数据表中输入信息号与信息文本。而对于FANUC系统，无法在信息文本中直接输入中文，需要有特定的输入格式与中文转码，才能在报警界面上实现中文文本的显示。
中文报警文本的编制需要由以下几个步骤来实现：
第一步：信息数据表中以信息号开头如“1000”，在输入中文转码前需添加@04作为首代码，而中文转码输入完毕后需添加01@作为结束代码，否则即使输入了正确的中文转码也无法实现中文报警。
第二步：中文汉字的转码可以使用十六进制的编码方式，也可以查找FANUC提供的中文编码表。比如“紧急停止”的中文转码为“BDF4BCB1CDA3D6B9”，其实每个中文汉字对应的是四位十六进制码，“紧”对应的是“BDF4”，“急”对应的是“BCB1”，“停”对应的是“CDA3”，“止”对应的是“D6B9”。
第三步：在信息数据表中输入的完整格式为“1000@04BDF4BCB1CDA3D6B901@”。
而对于特殊格式的，比如报警文本中带字母、字符、或者字母字符交叉的形式，是不能够直接转换的，因为字母的编码放到系统上不识别，需要特殊处理。
情况一：“S代码错误”的中文文本编制需要将“T”字符放在固定格式的外面，输入内容为：“1011 S@04B4FAC2EBB4EDCEF301@”。
情况二：“同时按下5/6按键”的中文文本编制需要将中文“同时按下”与中文“按键”分两次转码，“同时按下”转码为“@04CDACCAB1B0B4CFC201@”，“按键”转码为“@04B0B4BCFC01@”。 “5/6”字符串需单独放在两个转码中间，而不能放在一个转码内。特殊处理后输入内容为“2044@04CDACCAB1B0B4CFC201@5/6@04B0B4BCFC01@”。
最后将信息数据表与PMC程序一起存储到系统的FLASH ROM中，进行报警功能的调试，如有转码错误，也可以直接在系统画面下直接进行修改与保存。
4 结语
对于机床操作者、培训学员以及维修人员来说，内部报警都可以通过资料查询来获许所需的报警信息，而外部报警却无从下手。现在编制出一套完整的中文报警文本，同时可在报警号后增加解决措施，就能快速准确地排除常见故障。
参考文献
[1] 龚仲华.FANUC-0iC数控系统完全应用手册[M].北京：人民邮电出版社，2009.
论文摘要:数控机床FANUC系统是目前应用最广泛的系统之一,虽然FANUC系统具有很好的可靠性和先进性,但是对于比较复杂的数控系统总会遇到这样或那样的问题出现,而这些问题又都通过数控系统界面显现出来,怎样灵活、快速、高效、准确的解决这些问题,成为每个维修人员必须面对的现实。主要就日常机床工作中遇到的一些输入电源故障问题进行了探讨和分析。
1. 前言
FANUC数控系统输入电源故障是数控机床常见的故障之一,根据曾多次参与多种FANUC数控系统的机床维修,就自己浅薄的经验来看,提高维修人员的综合判断能力,将数控机床电气、机械各部分有机的综合起来整体考虑,是准确判断数控系统电源问题的一个较好方法,有利于快速解决维修过程中的难题。以下是电源常见故障分析。
2. 接通总电源开关后,电源指示灯不亮
外部电源开关未接通;电源进线熔断器熔芯断或机床总熔断器熔芯断;机床电源进线断;机床总电源开关坏;控制变压器输入端熔断器熔芯断(或断路器跳);指示灯控制电路中熔断器熔芯断或断线;电源指示灯灯泡坏。
机床设计时选择的空气开关容量过小,或空气,开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流;机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动。
3. FANUC输入电源故障
FANUC的数控系统,一般采用FANUC公司生产的“输入单元”模块,通过相应的外部控制信号,进行数控系统伺服驱动的电源的通、断控制。电源接通条件
(1)电柜门互锁触电闭合。
(2)外部电源切换触电闭合。
(3)MDI/CRT单元的电源切断OFF按钮触电闭合。
(4)系统电源模块无报警,报警触点断开。
不符合以上条件之任何一条,则会出现电源断电故障:维修要点:FANUC6/11等系统的电源输入单元的元器件,除熔断器外,其他元器件损坏的几率非常小,维修时切勿轻易更换元器件。在某些机床上,由于机床互锁的需要,使用了外部电源切断信号,这时应根据机床电气原理图,综合分析故障原因,排除外部电源切断的因素,才能启动。
4. CNC电源单元不能通电
4.1 当电源单元不能接通时,如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断输入高电压,元器件损坏,造成短路或过流。
(2)输入电压低,检查输入电压,电压的允许值为AC200V±10%,50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良,元器件损坏。
4.2 电源指示等亮,报警灯也消失,但电源不能接通
电源接通条件
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
4.3 电源单元报警灯亮
24V输出电压的保险丝熔断:显示器屏幕使用+24v电压,+24v与地短路,显示器/手动数据输入板不良,或短路。
5. CNC电源单元不能通电
5.1 当电源单元不能接通时,如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断:输入高电压,元器件损坏,造成短路或过流。
(2)输入电压低:检查输入电压,电压的允许值为AC200V±10%,50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良,元器件损坏。
5.2 电源指示等亮。报警灯也消失,但电源不能接通电源接通条件
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
5.3 电源单元报警灯亮
(1)24V输出电压的保险丝熔断显示器屏幕使用+24v电压,+24v与地短路。显示器/手动数据输入板不良或短路。
(2)电源单元不良,检查步骤:
a.把电源单元的所有输出插头拔掉,只留下电源输入线和开关控制线。
b.把机床所有电源关掉,把电源控制部分整体拔掉。
c.再开电源,此时如果电源报警灯熄灭,那么可以认为电源单元正常,而如果电源报警灯仍然亮,那么电源单元坏。注意事项:16/18系统电源拔下的时间不要超过半小时,因为SRAM的后备电源在电源单元上。
(3)24V的保险熔断 a.+24V是提供外部输入/输出信号用的,参照下图检查外部输入,输出回路是否短路。
b.外部输入/输出开关引起+24V短路或补充I/O板不良。
(4)5V电源负荷短路,检查方法:
a.把+5V电源所带负荷一个一个地拔掉,每拔一次,必须关电源再开电源。
b.在拔掉任何一个+5V电源负荷后,电源报警灯熄灭,那么可以证明该负荷及其连接电缆出现故障,注意事项:当拔掉电机编码器的插头时,如果是绝对位置编码器,还需要重新回零,机床才能恢复正常。
(5)系统的印刷电流板上有短路。检查:用完用表测量+5V,+15V,+24D与OV之间的电阻必须在电源关的状态下测量。
a.把系统各印刷板一个一个的往下拔,再开电源,确认报警灯是否再亮。
b.如果当某一印刷板拔下后,电源报警灯不亮,那就证明该板有问题,需更换该板或维修。
c.对于O系统,如果+24D与OV短路,更换时一定要把输入/输出板与主板同时更换。
d.当计算机与CNC系统进行通信作业,如果CNC通信接口烧坏,有时也会使系统电源不能接通。
6. 电源开关与机床开关后,电源不能接通
(1)电源输入端熔断器熔芯熔断或爆断(或自动开关跳闸)。
(2)机床电源进线断。
(3)机床总电源开关或电源开关坏。
(4)电气控制柜门未关好,开门断电保护开关动作。
(5)电气控制柜上的开门断电保护开关损坏或关门后与碰块接触不良。
7. 控制电源故障
控制变压器无输入电压(输入端保险烧断或断路器跳)原因:变压器内部短路、过载线短路,电流过大无DC电流输出原因:因直流侧短路、过流、过压、过热等造成整流模块或直流电源损坏;整流电路有断线或接触不良电源连接线接触不良或断线控制变压器输入电源电压过高过低(超过±10%)或电压浪涌控制变压器损坏原因:熔断器,断路器的电流过大,没有起到保护作用:电源短路,串接:负荷过大,内部绕组短路,短路等。控制变压器副边熔断器熔断或爆断。
8. I/0无输入信号,+24V电源报警
+24V电源保 险烧坏:I/O输入短路,检查输入+24V电源是否对地短路,排除故障;更换保险。I/O无输入信号维修:更换输入/输出板在机床运行中,控制系统偶尔出现突然掉电现象原因:电源供应系统故障维修:更换系统电源,更换电源输入单元。系统工作半个月或一个月左右,必须更换电池,不然参数有可能丢失:原因:电池是为了保障系统在不通电的情况下,不会丢失NC数据维修:检查确认电池连接电缆是否有破损存储板上的电池保持回路不良,请更换存储板。电池质量不好,更换质量较好的电池。
9. 结语
从以上常见FANUC数控电源维修事例中。不难看出,对于较为复杂的数控机床来说,往往对维修人员的综合分析能力有较高要求,如果我们拘泥一格、就事而论,往往会舍本逐末,找不到问题的根源所在,数控系统的任何报警和故障都有可能是几个方面因素的相互作用造成的,我们必须善于透过表面现象,抓住问题的本质,快速、高效的解决这些故障,只有这样才能更好的保障数控机床的正常使用,为生产服务。
参考文献:
[1]郑小年,杨克,中,数控机床故障诊断与维护[M],华中科技大学出版社,2005:76-78.
关键词 数控车床编程与操作；微课；FANUC 0仿真软件
中图分类号：TP29 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）06-0041-03
Abstract The purpose of this paper is to introduce a pattern of micro-lecture into the curriculum of CNC Programming and Operation based on FANUC 0 simulation software. Results of application indi-cate that this method increases students’ study interests and has great significance in the actual operation of CNC lathe.
Key words CNC programming and operation； micro-lecture； FANUC0 simulation software
1 引言
随着网络技术的飞速发展，越来越多新型教育手段随之产生，为高校开辟了更加多元化的教学模式。2008年秋，美国圣胡安学院的高级教学设计师戴维・彭罗斯（David Penrose）首创微课程，随后逐渐在全球范围内兴起[1]。微课是运用建构主义方法化成的、以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容[2]。微型学习基于新的媒介生态环境应运而生，以视频为主要载体，教师可选择针对性强、有代表性的问题设计微课程，作为教学资源并促进其专业发展[3]。将微课与仿真软件结合形成的新型教学模式引入数控车床编程与操作课程教学中，能够满足学生随时随地学习，解决教学实训设备需要投入大量资金的问题，直观地增强学生对数控机床操作的熟练程度，培养其学习兴趣。
2 数控车床编程与操作微课与仿真软件结合的教学理念
基于仿真软件的数控车床编程与操作微课，是在先进教育理念指导下，贯穿以技能操作为核心的仿真教学思想，用精细创意的教学设计方法，而进行的一项创造性教学工作，将相关知识与能力按照其内在的逻辑设计成微课单元。如果教师没有先进教学设计理念指导的微课作品，就会变成传统课堂的翻版或者成为“课例片段”，因而要避免教学误区，必须树立正确的教学理念。
微课的“大”设计理念 数控车床编程与操作微课程绝不仅仅是一段小视频那么简单，该学科的微课程一定是一个完整知识结构与教学结构。因此，教师必须把握其知识结构和教学结构。首先，把握知识结构，需要教师对针对讲授的内容进行基于学科逻辑的分析与重组，更好地呈现给学生一个合乎学科逻辑的内容理论体系；其次，把握教育教学结构，这是整个教学流程对教者提出的要求，只有把握好知识结构与教学结构，微课程的制作才能在重视知识建构的同时，兼顾教学认识过程，提高学生能力。
微课的系统性理念 微课为公众提供一个新形式碎片化、移动化的学习环境，但是微课制作要关注其系统性。因为微课是基于整体专业教学系统安排的，具有步骤型服务系统性质，通过开发小的学习内容组块，利用富有弹性的技术保证资源的有效性，形成一套完整的数控车床编程与操作教学设计。例如：基础性模块，要把握数控机床发展史、工作原理、特点以及数控系统的分类等；基础编程模块，由于程序指令在不同类型数控机床上含义不同，因此，在此阶段掌握准备功能指令、辅助功能指令、常用M功能指令、基础编程指令等，为后期分工种学习奠定编程基础；系统操作模块，要求学生掌握数控系统的相关指令及车床的操作。
合理利用数控仿真软件，让学生通过仿真练习可达到进一步熟悉数控程序的编写。针对数控机床编程与操作微课程而言，把各个章节与具体实践结合起来，使其具有整个微课程系统的逻辑性、承接性与递进性规律。
仿真软件与实践紧密结合的教学理念 数控编程仿真系统源自20世纪90年代美国的虚拟现实技术，以模拟真实数控机床的操作为目的[4]。数控编程仿真软件的使用，要注重实验的真实性，即理论和实践的紧密结合，要做到能够虚拟仿真出类同于真实三维数控加工的环境。
1）视觉上的仿真，有身临其境之感。单纯说数控系统的话，FANUC系统用得比较广泛，如使用FANUC 0仿真软件，能够实现屏幕配置且具有的功能与FANUC工业系统使用的CNC数控机床一样。
2）操作仿真，单程序模块操作，对错迥异。
3）结果仿真，具备科学性与合理性。
3 数控车床编程与操作微课与FANUC 0仿真软件结合的教学应用
笔者以具体的教学内容为例，说明数控车床编程与操作微课与FANUC 0仿真软件的教学过程。笔者设计这样一个教学任务：试用子程序方式编写图1所示软管接头工件右端楔槽的加工程序。子程序的调用是数控车编程中的一个教学环节，在一个加工程序中，主程序在执行过程中如果需要某一子程序，通过调用指令来调用该子程序，那么子程序执行完后又返回到主程序，继续执行后面的程序段。子程序的主体（body）是一个代码区块，当它被调用时就会进入运行。在制作微课时，其教学内容应重点讲授子程序调用的格式、参数含义及刀具运行的轨迹。
首先利用CATIA件绘制零件二维图及三位造型，如图1所示，工件主要由圆锥、螺纹、内孔等形状构成，是一个典型的综合型轴类零件，其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求。针对该教学任务，笔者设计的微课程教学过程有以下几步骤。
任务布置 在课程开始要进行任务布置，微课的整体时间应控制在10分钟左右，通过情景引入可有效地引起学生的注意，使学生对本节产生兴趣。
提出问题 设计提问环节进行课程导入。问题作为小节重难点问题，可设为通过对比没有使用子程序调用和使用子程序调用的程序，加工零件的时间和刀具轨迹的对比，比较二者之间的区别，此问题引导学生归纳使用子程序刀具轨迹的特点。
确立教学方式 首先对子程序的调用指令进行讲解。在FANUC 0系统中，子程序的调用可通过辅助功能指令M98指令进行，同时在调用格式中将子程序的程序号地址改为P。然后对加工零件的工艺进行分析，包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点。如图2所示，粗加工右端轮廓时，采用60°V型刀片右偏刀（a）进行加工；加工右侧端内凹接头轮廓时，采用55°菱形刀片左偏刀（b）进行加工；此外进行批量加工时，还可采用特制的成型刀具（c）进行加工。
再进行程序编制，按照安排好的加工过程和确定的工艺参数，加工过程中需要调用的子程序编写如下所示（注意子程序的编制使用增量编程，避免错误）：
O0303；
G01 U-2.94 W3.67；
G03 U1.60 W0.83 R0.8；
G01 U1.34；
M99；
操作仿真软件 采用FANUC 0系统数控仿真编程软件。FANUC 0系统有0-C和0-D系列，与之配套的有系列交流伺服电动机和交流主轴电动机。启动仿真软件，通过仿真软件形象地演示数控机床的准备动作，进行回零、对刀、设定刀具补偿等操作。利用仿真软件可以通过零件加工轨迹查看、仿真结果分析等相结合的方法，使学生加深对子程序调用指令的理解，更好地掌握子指令应用的场合。图3为本例中利用仿真软件的模拟加仿真加工图。仿真软件可将整个操作过程和零件加工过程录制成视频模式，方便后续视频剪辑制作。
微课视频剪辑 在微课程的录制过程中，可选取多种录制方法。在实际微课讲解中，针对零件的走刀轨迹复杂，制作其走刀轨迹的动画，这样就非常直观，巧妙地化解该知识点的难点。同时结合仿真软件的模拟加仿真加工视频，模拟所有指令的运行过程，使学生直观感受零件加工过程。
微课的后期制作要对录制的视频进行剪辑，将视频、声音、动画素材、字幕等多媒体元素相结合，展示整体微课内容。要注重通过拍摄技巧和后期的编辑手段完成微课的整体制作。
任务总结 对任务进行总结，使学生进一步了解操作过程，利用仿真模拟软件进行练习，理清微课所讲知识点的思路，突出重点和难点。同时要留给学生思考的空间或相关的练习题。
4 结语
基于FANUC 0仿真软件在数控车床编程与操作微课中的应用具有以下优势：
1）n程目标可分解成小目标，每个视频可实现具体的编程指令，包含一个完整的知识点，因此，视频短小精悍、方便理解，保证视频质量及吸引力；
2）保证学生通过观看视频可掌握具体的加工和操作过程，利于自主学习，并对数控车床相关编程操作可以独立操作，这也是微课与仿真软件结合形成新的教学模式的关键；
3）可以将这种授课方式引入工程训练中，解决教学实训设备需要投入大量资金的问题，突破有限的实训时间的限制，增强学生的对数控机床操作的熟练程度，具有良好的实训效果。
参考文献
[1]孟祥增，刘瑞梅，王广新.微课设计与制作的理论与实践[J].远程教育杂志，2014（6）：95-96.
[2]郑军，王以宁，王凯玲，等.微型学习视频的设计研究[J].中国电化教育，2012（4）：21-24.
关键词：数控系统，BEIJING-FANUC0iMate，SINUMERIK840D，HNC-21M
数控加工作为现代制造业先进生产力的代表 在航空航天机械电子船舶化工汽车等行业得到广泛应用并逐渐被其它行业广泛使用FANUC数控系统和SINUMERIK数控系统是目前国内最流行的机床控制系统, 华中数控系统作为国产数控系统中的代表，正逐步扩大自己在行业内的市场份额。本文作者主要针对国内行业中最常用的BEIJING-FANUC 0i Mate系统和SINUMERIK 840D 系统和 HNC-21M数控系统在铣削加工中的常用编程指令编程方法的异同作对比分析研究目的是供机床操作编程人员参考与借鉴。
1、程序结构的异同
数控加工程序段的格式有两种：字地址格式和分隔符格式。数控加工程序结构的异同数控加工程序有程序开始、若干个程序段、程序结束三部分组成。每个程序对应一个程序名称(即程序号)。
对于 BEIJING-FANUC0i Mate系统，主程序和子程序的程序名规定相同，由地址“O”和后面的 4位数字组成如O1234。 子程序与主程序是以“独立”的程序被保存在 CNC存储器中。子程序由“M99”结束，主程序需用指令“M98”调用子程序。子程序可以嵌套4 级子程序。
而对于SINUMERIK 840D数控系统, 主程序和子程序的程序名规定相同,由任意字母或双字母与数字组合,主程序以.MPF 为后缀子程序建立时用 .SPF后缀来定义子程序,其结束语句为“RET”。免费论文参考网。免费论文参考网。将子程序名作为主程序的一个程序段，即可实现子程序的调用。子程序可以嵌套11级子程序。
对于华中HNC-21M 数控系统主程序文件名由地址“O”和后面的4位数字组成，如O1234，程序名由%和后面的4位数字组成。如%2345；子程序的程序名由“%”和后面的4位数字组成。子程序须紧跟在主程序的M02或M30 后面，与主程序共同组成一个程序 。子程序可以嵌套9级子程序。
2、刀具半径补偿功能指令的异同
在铣削零件轮廓时由于刀具半径尺寸的影响刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，数控系统提供了刀具半径补偿功能，编程人员可以直接按零件图样上的轮廓尺寸编程。
（1）相同之处
G41是刀具半径左补偿指令，即顺着刀具前进方向看 ，假定工件不动，刀具位于工件轮廓的左边：G42是刀具半径右补偿指令，即顺着刀具前进方向看， 假定工件不动，刀具位于工件轮廓的右边，G40是取消刀具半径补偿指令使用该指令。使用该指令后，G41、G42指令无效。
（2）不同之处
对于BEIJING-FANUC0i Mate数控系统和HNC-21M数控系统，G41或G42必须与G40 成对使用，即编程中刀补方向改变时，必须先取消刀补，才能建立新的刀补。而对于SINUMERIK 840D 数控系统，无需经过G40、G41、G42 就可以相互转换。
刀具补偿值的输入BEIJING-FANUC0i Mate系统可以用功能指令G10 由程序输入，SINUMERIK840D系统也具有类似的功能。这些功能能方便解决刀具补偿值随加工轨迹变化而变化的问题。
3、圆弧插补功能指令的异同
基本移动指令有G00、G01、G02、G03 中，G00 和G01 的编程格式均相同。但圆弧插补有区别。对于BEIJING-FANUC0i Mate 数控系统和HNC-21M数控系统，圆弧插补有终点 /圆弧半径和终点/ 圆心坐标两种编程方式（圆弧半径地址为R）而SINUMERIK 840D 数控系统有更多编程方式，除上面两种方式外，还有中间点/终点、张角/圆心、张角/终点等极坐标编程方式（圆弧半径地址为CR＝），使圆弧的编程更为方便。免费论文参考网。
4、刀具长度补偿功能指令的异同
使用刀具长度补偿指令，可以方便解决使用多把刀具加工零件时刀具长度不等长所带来的问题。 还可以方便解决加工时由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化带来的问题。一般的数控系统都具备这样的功能，但在功能指令上有以下的不同。
（1）对于BEIJING-FANUC 0i Mate数控系统和HNC-21M 数控系统须用功能指令来实现长度补偿功能 。其中G43是建立刀具长度正补偿，G44是建立刀具长度负补偿；G49是取消刀具长度补偿。其编程格式为
G43（G44） ZH （建立长度补偿）
G49/ G00/G01Z （取消长度补偿）
（2）对于SINUMERIK 840D系统，刀具调用后，对应刀具地址中的长度补偿值随即生效，长度补偿不需G指令建立，相反该系统将视 G43/G44或G49 指令为非法指令。
5、固定循环功能指令的异同
为了进一步提高编程工作效率，数控系统中一般设计了固定循环功能，它把一些典型加工中的固定、连续的动作用，一个程序段表达，即用固定循环指令来进行孔或槽的加工。
（1）对于BEIJING-FANUC 0i Mate 数控系统和HNC-21M 数控系统，常用的孔加工固定循环有钻孔、攻螺纹和镗孔等指令。这些循环通常包括在XY平面定位、快速移动到 R平面、孔的切削加工、孔底动作、返回到R平面返回到起始平面 6个基本动作。
其编程格式如下：
G90（G91） G98（G99） G73~G89 X Y Z R QP F K/L
式中G90/G91表示绝对坐标编程或增量坐标编程；G98调用固定循环，并使刀具返回到起始平面；G99调用固定循环，并使刀具返回到 R平面；G73~G89表示孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、 镗孔加工等；X、Y表示孔的位置坐标；Z表示孔底坐标；R表示安全面 （R平面）的坐标；Q表示每次切削深度；P表示孔底的暂停时间；F表示切削进给速度；K表示规定的重复加工次数；（FANUC 0i 数控系统）L 表示规定的重复加工次数；（HNC-21M 数控系统）固定循环由G80或01组的G代码撤消。
（2）SINUMRIK 840D系统中固定循环的编程
SINUMERIK 840D数控系统的固定循环包括钻孔循环（如中心钻孔、深度钻孔、刚性攻丝、铰孔、镗孔等）钻孔样式循环（加工一排孔、加工一圈孔）和铣削循环（矩形槽、键槽和圆形凹槽）固定循环的功能更为强大。
掌握了不同数控系统的功能指令的差异在熟悉一种数控系统的NC编程的基础上可以轻松地完成其它数控系统的NC编程
参考书目：
1、SINUMERIK 840D/810D操作说明书
2、BEIJING-FANUC 0i Mate操作说明书
3、世纪星 铣床数控系统HNC-21M 编程说明书
【关键字】数控系统；主流系统；认识体会
当前，西门子（SIEMENS）与发那科（FANUC）都是很好的数控系统，占据了大多数的数控系统市场，都为中国的数控机床业的发展做出了贡献。两相比较，西门子（SIEMENS）对环境要求比较高，发那科（FANUC）能更好的用于工业环境。另一方面，从易用性的角度出来，西门子（SIEMENS）的数控系统一般功能较多，西门子840D是20世纪90年代后期的全数字化高度开放式数控系统，它的人机界面更易操作，更易掌握，软件内容更加丰富，具有高度模块化及规范化的结构。840D的计算机化、驱动的模块化和驱动接口的数字化，这三化代表着当今数控的发展方向。应用于众多数控加工领域，能实现钻、车、铣、磨等数控功能。其采用32位微处理器，实现CNC控制，可完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制。最多可控制31个轴（最多31个主轴）。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，这些功能为加工各类曲线曲面类零件提供了便利条件。840D系统提供有标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在Window98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接口RS-232可使主机与外设进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并行接口完成程序存储、读入及打印工作。通过RS-232接口可方便地使840D与西门子编程器或普通的个人电脑连接起来，进行加工程序、PLC程序、加工参数等各种信息的双向通讯。它的硬件结构更加简单、紧凑、模块化，软件内容更加丰富，功能更强大，其软件系统开放式系统理念的一个重要特点是，可以在数控核心部分，使用标准的开发工具对用户指定的系统循环和功能宏进行调整，代表并引领着当今数控技术的发展方向。因此， SEIMENS数控系统最突出的优势在于功能非常丰富和强大，它是一个全数字化、高度开放的系统，因此，设备制造商可以比较容易地在进行二次开满足不同的应用需求。
发那科（FANUC）数控系统也很典型，其系统稳定易用，操作界面友好，实用性很强，发那科更加容易上手， 应用非常广泛。常见的FANUC O系列，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。FANUC系统具有主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱表面的展开图进行编程。可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。CNC内装PMC编程功能，PMC对机床和外部设备进行程序控制。机床随机存储模块可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。
国内中高端用户大多采用的即是SEIMENS、FANIC等这些国际知名公司的数控系统，尤其是在制造业这样的生产线上，这些品牌的数控系统占据着中高端的主流市场，主流数控系统以SEIMENS 840D和820D数控系统为代表，我所在的公司于2006年全面启动新厂搬迁建设，一期、二期购置了多台当今主流数控系统的进口数控设备，设备非常先进，目前共有数控机床几十台，其中有大约1/3的数控机床是欧洲一些国家的厂商生产的，所配备的数控系统大部分是当今主流的SEIMENS 840D系统，占整个车间数控系统的70%以上，还有部分是FANIC数控系统，从2008年投产使用到现在，单从数控系统来看，我认为：SEIMENS 840D系统技术先进、功能较强、程序比较完善；发那科数控系统的稳定性发挥得特别好，而且NC程序也比较容易理解。SEIMENS 840D数控系统显著的技术优势在于计算机化，驱动的模块化，控制与驱动接口的数字化，这也代表着当今数控技术的发展方向。它的硬件结构更加简单、紧凑、模块化；软件内容更加丰富，功能更强大。SEIMENS 840D可用于完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制，其典型特征是德国NILES公司的N40、N50车铣复合加工中心，其数控系统具有大量的控制功能，如钻削、车削、铣削、磨削以及特殊控制，这些功能在使用中不会有任何相互影响。
当然，相对来说，西门子数控系统价格较高，在我厂的实际生产运行中稳定性不够好，特别是系统报警故障、电源模块和伺服驱动模块容易烧坏等出现的故障，对我们的生产尤其是维修工作影响较大，有时要花费大量费用用于请外国专家修理和更换部件，费用比较工时比较大。一年少则一次多则大约会发生多次此类情况。能尽量将所有技术资料进行汉化，这样更有利于其技术和产品的推广。
在这几年的大批量生产工作中，数控系统的稳定性发挥得特别好是日本的FANIC系统的数控设备，而且其使用的年数比这些新购置的设备早，NC程序也比较容易理解，价格也较便宜。FANIC数控系统的特点是性能稳定，操作界面友好，系统在设计中大量采用模块化结构，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。其数控系统具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力，其工作环境可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，对自身的系统采用了比较好的保护电路，因此可以说适应性很强，很泼辣。
在实际生产中，生产单位工作现场的数控机床、数控系统的维修和调整问题还是比较频繁的，这些问题带来的维修费用和停产损失一直是生产单位十分头痛和无法承受的损失，生产单位也迫切希望供应商、商能积极地帮助解决这些问题，特别是加强技术和应用方面的培训，包括操作、编程、调整和维修等。另外，用户对备件储备、快速响应服务等也提出了一些期望。相信数控系统将来也会进一步降低成本价格，提高集成性、可靠性和操作的舒适性，体积更加密集型、系统柔性和开放性及拓宽功能会更加全面，最终将大大提高数控机床生产能力的效率。
【参考文献】
[1]李佳特.NC技术的回顾与展望[J].设备管理与维修，2006（1）.
关键词：数控化改造;理实一体化教;项目任务
车床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程，它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容，是前期这些课程知识和能力的综合应用，对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。
1课程的基本信息
车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程，开设于二年级学生第四学期后半学期，实行理实一体化项目教学，集中上课，边做边学；整合课改前72学时理论授课，4周机床数控化改造实训（实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定），变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时，数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。
2课程的目标与定位
（1）专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。（2）专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括：机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工，本课程基于机床再制造专业人才培养目标，能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。（3）课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求，更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用，是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。（4）课程教学目标。①能根据给定的废旧车床（包括废旧的数控车床），考虑多方面因素，如改造成本、废旧车床目前状况，综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估；②按照国家标准（GJB5481-2005机床数控化改造通用技术要求；GB/T28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则），能够拟定或设计废旧车床整体改造方案（重点：系统选型），并进行详细设计，包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等（20%）；③按照给定车床数控化改造要求，如改造用电气原理图和接线图，装配图及装配工艺，整机改造工艺流程，相关系统用连接、调试说明书等，初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调（机电）；④能够对改造后的车床，按照相关国家标准，借助相关工量具，完成精度检验和试切加工；⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能，解决车床改造过程中出现的实际问题。
3课程整体设计
3.1项目设计
由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造，故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练，拆解成18个相关性项目进行训练，具体项目设计详见表1，这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务，同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等，同时兼顾改造设计。
3.2课程教学条件
校内实训基地：两台普车改造完成的数控车床，两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床，四台数控车床CAK6150Di（配置fanuc0imateTC系统），可用于本门课程的理实一体项目化教学。校外实训基地：学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作，在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制，巩固所学专业知识，强化机床改造方面的实践技能。课程参考资料：本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料，如：机床电气原理图、数控车床使用说明书（机械与电气）、fanuc系统系列说明书，数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等；四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。
3.3教学模式
课程设计理念：在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念，突出专业能力培养，将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中，实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。教学过程：每一次课都通过案例或示范任务直观引入，学生模仿并通过思考，逐步完成类似或难度等级渐增任务，在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能，同时在一些重要的项目中增加考核任务。教学方法与教学手段：在教学实施过程中，以学生为主体，以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性，善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法，充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源，激发学生的学习积极性和主动性。
3.4课程评价
过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况，考核项目或任务得分情况，过程考核占到总成绩的50%；期末考试侧重于理论考核，占到总成绩的25%；数控机床装调与维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。
4课程单元设计
下面以fanuc系统选型为例，阐述教学实施过程：（1）任务引入（15min）。学院有两台废旧数控车床，1987年左右购置，系统为DJK-BS03A,该机床自购置后主要用以数控车削实训，机械精度保持较好，现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统，①为了便于维护管理；②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中，使用fanuc系统较多；③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用，所以经申请领导同意升级为fanuc系统，现需确定系统配置清单和价格。（2）逆向任务实施（容易着手）（45min）。学院有四台数控车床，配置的系统为fanuc0imateTC系统，请根据课前提供的相关技术资料（选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等）和设备，确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置，翻阅相关说明书，以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写（表2）。必要的情况下，教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。（3）教师点评总结（30min）。展示学生的成果并点评，之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。（4）正向任务实施（上课时引入的问题）（45min）。在完成逆向任务的基础上，已知主轴电机的功率和调速范围要求，各进给轴电机的功率和扭矩，以及其他改造要求，确定fanuc系统配置清单。（5）考核（15min）。任务考核分两个阶段，第一段在任务实施的过程中进行部分考核，另外一个阶段为上置清单后进行考核（表3）。
5结论
关键词：数控车工；抛物线；FANUC；编程
数控车床能够加工各种类型的回转体的零件，其中对于圆柱面、锥面、圆弧面、球面等零件，利用直线插补和圆弧插补指令就可以完成加工，而对于抛物线等一些非圆曲线的零件，编程时具有一定的难度。这是因为大多数的数控系统只提供直线插补和圆弧插补两种插补功能，因此，在数控机床上对抛物线类零件的加工，多数采用宏程序来进行编程，采用小直线段或者小圆弧段逼近的方法编制。
1.抛物线类零件的编程思路
依据数据密化的原理，我们可以根据抛物线的曲线方程，利用FANUC数控系统具备的B类宏程序功能，密集的算出曲线上的坐标点值，然后驱动刀具沿着这些坐标点一步步移动就能加工出具有抛物线等非圆曲线轮廓的工件。实际上就是利用抛物线的方程，利用X作为自变量，Z作为因变量（或利用Z作为自变量，X作为因变量），找到无数个在抛物线曲线方程上的点，再用G01指令将这些点连接起来，就加工出抛物线的形状，自变量变化值越大，抛物线加工就越差，加工时间较短，反之，自变量变化值越小，抛物线加工就越精确，表面质量也越好，同时时间也较长，所以要综合考虑自变量的取值大小。
2.抛物线类零件的编程步骤
2.1.写出抛物线的标准方程（或参数方程）。
2.2.对标准方程进行转化，从数学坐标系转化到编程坐标系。
2.3.公式转化，即将抛物线的标准方程转化成实际需要的方程。
2.4.编制加工程序。
3.抛物线类零件的编程举例
3.1.加工如下图所示图纸，零件外形（除抛物线外）已经加工完成，要求编制抛物线部分的精加工程序。
3.2.加工参数选用
3.2.1.刀具选用。加工中所选刀具为93°正偏刀。
3.2.2.加工参数。由于抛物线的最小直径为0，所以建议转速不得小于1000r/min。
3.3.程序编制（仅编制抛物线部分精加工程序）
方法一：以X作为自变量
方法二：以Z作为自变量
4.注意事项
4.1.以上两种方法都可以对抛物线进行加工，选择时根据实际情况选用，如Z方向的初始值和终止值容易确定，则以Z方向作为自变量。
4.2.自变量的变化值要选择正确。
4.3.要注意检查程序，可选择几个特殊点进行校对。
5.结束语
综上所述，随着数控车床的使用日益普遍， 要充分发挥数控车床的功能，宏程序编程是必不可少的重要环节。使用宏程序编程，大部分零件尺寸和工艺参数可以传递到宏程序中，程序的修改比较方便。图样改变时，仅需修改几个参数即可，因此，柔性好，极易实现系列化生产。另外，使用宏程序除了能加工抛物线类零件外，还可以加工椭圆、双曲线等非圆曲线，有效的扩展数控机床的加工范围，提高加工效率和品质，充分发挥机床的使用价值。
参考文献：
文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0123-02
摘要：
文中提出的数控机床故障诊断的流程图，不仅适用数控车床，也适用于数控铣床、加工中心或其他数控机床的故障诊断与维修。对于大多数数控机床故障维修来说，均可用该流程图的逻辑思维方法进行分析，但值得注意的是用单因素分析法得出的故障原因只是可能的，不能忽视机械与电气相互作用的复合原因的存在，为此，应进行充分的综合分析，才能快速准确地判断故障的原因并正确维修。
关键词：流程图；故障诊断；维修
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。
1 数控机床故障诊断流程
数控机床的插补运算是由CNC (或NC)完成的，但外部信号大多都是通过PLC进行处理的，如主轴的启停、机床门的开闭、冷却液的启停、加工中心的换刀与选刀等量。这些量的基本特征是开关量。与开关量有关的故障维修往往不仅要解决机械方面的问题，还要从电气方面入手，特别是通过PLC状态的判断，快速确定故障位置与解决故障的措施。
故障现象是指机床故障状态下的各种外部表现，包括各种报警、机床动作及外部能观察到的现象，这是分析故障原因的基础。通常来说，故障的产生既可能是自发性的，也可能是人为造成的。因此，在进行故障分析或维修前，一定要询问故障产生的过程及故障前的操作过程，同时查阅机床的报警记录。只有清楚这些，才能做到有据可查，有的放矢。
在流程图中试图根据故障现象进行故障判断，把可能的故障原因分为机械与电气两个大方面。因为数控机床的故障通常都是机、电等多方面综合作用的结果，如果笼统地进行分析，很难快速确定原因。因此，在熟悉机床或故障部件的工作原理的基础上，分别从机械与电气两个方面着手，用单因素分析的方法，确定各种可能的原因，将有利于快速分析出故障成因。当用单因素分析法分析出各种可能的原因后，再把机械的、电气的各种影响因素进行综合分析，找出哪些因素是独立的，哪些因素是关联的，从而可较快地确定故障的主要原因。
2维修案例
2.1故障现象。
一台普通卧式数控车床，型号为CK6160，配置FANUC 0i mate数控系统，回转式六工位刀架。在手动方式、MDI方式和自动运行方式下执行换刀指令，刀架转位均可启动，但找不到目标刀具，换刀不能完成，当找不到目标刀具时，刀架将不停地转动，直到出现超时报警才停止转动或者机床复位停止转动。
2.2刀架工作原理分析。
任何数控机床的维修，在分析具体的故障原因前，必须清楚故障部件的结构与工作原理。图1是该车床回转刀架的原理结构示意图。1-6分别是霍尔元件编号，分别与刀架上的刀具号一一对应。正常换刀时，刀架的转位由电机轴带动，电机轴转动时，通过转动盘带动安装在其上面的磁铁4旋转，当磁铁与对应的霍尔元件3的角向位置基本对齐时，对应的刀具即被选中，电机停止转动，然后通过机械式的定位装置使刀架精确定位。
将上面的故障现象按流程进行分析。根据故障现象可知，数控系统的指令已经发出，并且已传送到刀架转动电机轴5，在换刀指令的作用下，电机轴已旋转。显然，固定在转动盘1上的磁铁4将随着电机轴一起旋转，系统在搜寻目标刀具时，如果找不到目标刀具的到位信号，将不停的进行搜寻，直到出现报警或复位为止。
2.3故障原因。
故障的检测可以通过查看PMC的状态参数进行判断，而要使PMC参数中霍尔元件对应的各状态位检测有效，必须满足几个条件：①磁铁与霍尔元件的距离合适；②霍尔元件是好的；③霍尔元件检测到的信号能送回PLC。根据故障现象及刀架工作原理分析，最可能的原因就是PLC未检测到刀位号，或者检测到的刀位号未送到PLC。分析可能的原因有：磁铁与霍尔元件间无感应信号；霍尔元件损坏，无信号输出；霍尔元件有信号输出，但输出信号未能送往PLC；检测信号能送往PLC，但送去的信号不对。
为了检查故障原因，先应查看刀位对应的霍尔元件的信号是否返回给PLC，即PLC是否能检测到各刀位对应的传感器信号。因此，首先按如下程序打开FANUC 0i mate的PMC参数：SYSTEM-PMC-PMCCDGN-STATUS，在光标位置键入“x”后按search键，出现以x为头的参数表，根据说明书有，x0003与x0008为刀架换位状态参数。打开霍尔元件外的端盖，用扳手手动转动电机轴，使磁铁旋转一周，检测PMC参数中各输入点的状态是否改变。正常情况下，当霍尔元件未检测到磁铁信号时，各状态位的值应为“1”；当磁铁与某霍尔元件的角向位置对齐时，对应的输入点的状态将被置“0”。
2.4排查步骤。 ①首先检测磁铁与霍尔元件的距离，发现输入点的状态是可变的，表明距离没有问题。②转动霍尔元件的磁铁时，当磁铁对准对应的霍尔元件时，X 3.5、X 3.6、X 8.O、X 8.1、X8.2参数位相应变化，但船X3.7始终为“0”，表明任何时候系统均认为是处在6号刀位，当要换刀时，系统不停地寻找目标刀具，但因PLC所获信号被封锁在6号刀，无法选到其他刀具，所以不停地转动。交换X 3.6与X3.7返回给系统的信号线，此时X3.6对应的位始终为“O”，可见霍元件有信号输出，但PLC系统没有检测到X3.7的返回信号。判断为线断了，查后发现，串连在回路中的电阻因发热已烧坏，至此查明故障原因。故障排除更换电阻，故障排除。
3结束语
数控机床是典型的机电一体化产品，其维修往往涉及机械、电气甚至软件等多个方面。通常对数控机床的某个具体的故障来说，影响的因素往往很复杂。要想准确、快速地判断故障的成因并排除，既与维修人员的经验、水平有关，又与维修人员的技能有关。因此，研究与实践数控机床的故障诊断与维修方法具有重要的现实意义。
参考文献
