重型數控車銑床銑軸故障分析及改進

林元潔，徐 文，鄭裕斌，郭凱凱

（杭州汽輪機股份有限公司設備處，浙江杭州 310022）

0 引言

重型數控車銑床機床是2013 年從德國引進的具有車、銑、磨和帶有靜壓中心架的重型數控機床，其過床身旋轉直徑Φ2200 mm，兩頂尖最大距離9000 mm，最大加工工件重量60 t，主軸電機功率2×185 kW，銑軸電機功率50 kW，磨頭電機功率11 kW，數控系統采用目前最先進的SIEMENS Sinumerik 840DSL，是公司加工大轉子、帶縱樹型葉根槽轉子的關鍵設備。在汽輪機轉子縱樹型葉根槽加工過程中，不能出現由于數控報警造成機床突然停機中斷加工，嚴重的會造成銑刀卡在轉子縱樹型葉根槽中，導致價值百萬元以上的汽輪機轉子報廢。在加工過程中，頻繁同時出現兩個報警：①21612 軸S2/MS2，使能復位報警；②701458 銑刀主軸已夾緊和鎖定報警。造成銑軸停止，進給軸停止。復位報警，重啟程序又能正常加工，過段時間后同樣的報警重復出現。

1 故障分析

查看報警號，21612 提示銑軸（S2 軸）控制器使能DB36.DBX2.1 使能丟失，結合701458 報警提示，初步判斷由于銑刀主軸的夾緊和鎖定狀態不對，引起數控報警停機。按照銑軸液壓原理圖中銑軸夾緊放松原理和作用，手動按壓面板銑軸夾緊按鈕或MDA 方式下執行B 軸旋轉，Y4 電磁閥得電，壓力值6 MPa（60 bar），壓力開關動作，銑軸夾緊；手動按壓銑軸放松，Y4 失電，電磁閥歸位，油回油箱，M13-B51V（I51.7）為“1”，銑軸處于放松狀態。放松時允許銑軸（S2 軸）加工。壓力開關M13-B51V（I51.7）是具有高低壓雙點功能的可設置帶數值顯示的壓力開關，出于安全考慮，廠家設定低壓值為0.2 MPa（2 bar），也就是說，在加工狀態下，壓力大于0.2 MPa 時，銑軸處于夾緊狀態，銑軸（S2 軸）控制器使能DB36.DBX2.1 被復位，銑軸立刻停止。為何在沒有銑軸夾緊指令的情況下，壓力開關M13-B51V（I51.7）會檢測到大于0.2 MPa 的壓力，導致報警。對引起該壓力開關輸出“1”信號的原因進行逐一排查。

（1）接觸不良，檢查兩端接線端無松動，連接電纜無破損或斷線。

（2）壓力開關本身故障，檢查壓力開關壓力設定值，調整壓力值反復測試高低壓觸點靈敏度，功能正常。

（3）系統壓力值是否正常，依據液壓原理圖分析，系統壓力正常，壓力開關M13-B51V 所在油路在銑軸加工過程中是不可能會有壓力的。進一步檢查發現該壓力開關實際安裝位置與液壓原理圖不符。機床廠家在安裝該元件時沒經過單向閥，而是直接安裝在了油缸的下端，銑軸放松泄油之后，由于油管中存有少量的油，該液壓油在加工中因油管抖動產生負力，使壓力開關的下限壓力值上升達到0.2 MPa，從而導致壓力開關動作，產生誤報警。如果在加工帶縱樹型葉根槽轉子由于誤動作報警而導致銑軸（S2 軸）被復位，將致命的造成刀具損壞甚至工件報廢的可能。

2 故障改進

由于機床安裝空間有限，無法按照原液壓原理圖的位置安裝該壓力開關（猜測機床廠家因此更改安裝位置）。而且備件購買周期長、生產任務緊，為此，放棄更改油路布局修復故障的方案。利用現有條件，在不影響加工、不新增任何元器件的情況下，利用現有的壓力開關（該壓力開關帶有高壓和低壓）和一個空余PLC 輸入點（I53.7），匹配壓差值、調整合適參數，完善油路PLC邏輯控制，從而達到修復該故障的目的。在低壓到達（不與正常操作沖突）的情況下，控制電磁閥M14-K50E（Q50.1）Y3 動作，以達到清空油管余油的效果。修改程序后，故障消除，機床運行正常。程序修改如下。

3 結論

840DSL 系統的數控機床，當其出現NCK 報警21612 時，要結合同時出現的其他報警、出現故障的具體情況，以及該機床的相關特性，具體情況具體分析，不能一味依靠維修經驗。由于機床液壓設計安裝的硬件原因，導致該故障的頻繁發生，通過軟件方式進行處理，不僅節省了維修材料和因購買備件停機造成的損失，更規避了由該故障導致可能導致的工件報廢風險，而這樣的報廢風險其損失是不可估量的。本次機床安全隱患排除，為設備維修工作拓寬了改進思路。