意大利數控車軸磨床冷卻系統改善

張正軍 袁敬

摘要： 意大利車軸磨床是我公司關鍵設備，在經過多年運行后，開始出現夏季高溫時頻繁出現超溫報警故障停機現象，本文對該設備的冷卻系統工作原理進行了深入分析，并提出了解決方案并加以實施，經過夏季高溫驗證，效果顯著。

關鍵詞：磨床;冷卻系統;西門子

1設備及問題背景概述

眉山公司機械車間意大利數控車軸磨床是公司精加工車軸的關鍵”獨生子”設備，由于所處廠房位置為車間西側，每當進入夏季，環境溫度高達四、五十度，而意大利數控車軸磨床本身屬于精加工磨削設備，并且設備數控系統采用的是西門子840D系統，對設備的整個冷卻系統設置了較高的溫度監控、保護控制，一旦超過溫度報警上限設定值，立即報警停機，因此近年開始出現，從春季氣溫回升開始，隨著環境溫度不斷升高，油溫異常報警停機越發頻繁，雖然設備本身配有冷卻系統并且車間采取了增加鼓風機進行強制散熱措施，但由于環境溫度已經超過四十攝氏度，對設備降溫的效果并不明顯，超溫報警停機頻繁，由此已經嚴重影響公司正常生產。

為此我們決定從設備本身的冷卻系統出發，徹底解決設備在夏季油溫過高而導致的冷卻系統超溫報警頻繁停機，從而嚴重影響公司生產的問題。

2課題解決的思路和原理：

經過多次分析圖紙資料，并結合現場調研勘察分析，確定了最終的改善方案為：將圖紙資料與現場設備實際情況相結合，對設備冷卻系統進行全面深入研究，修正圖紙資料上的錯誤，完全準確的掌握該設備冷卻系統工作原理，根據該設備冷卻系統實際工作原理，對冷卻系統進行深度保養及維護，使冷卻系統發揮最大制冷作用，最后再深一步分析機床西門子840D系統和S7-300 PLC控制程序，通過調整機床參數和控制程序，使冷卻系統更有效地發揮作用的同時，大幅減少超溫誤報警。

3分析設備冷卻系統工作原理及解決實施的主要過程：

3.1首先根據所掌握的圖紙資料，結合設備現場實際情況，深入研究、分析該設備冷卻系統真實工作原理并重新繪制系統冷卻部分工作原理圖。原主軸部分液壓工作原理圖對冷卻部分介紹很少，只畫出一個簡略的示意圖（圖中紅線圈起部分）。為此，我們根據現場實物的實際情況，通過一步步分析、摸查，逐步理順了各部件的連接關系，并由此重新繪制出詳細的冷卻系統工作原理圖，見圖1，從圖我們不難看出，該設備冷卻系統相對于其它設備的冷卻系統在工作原理上存在很大不同，該冷卻系統實際上是通過兩次熱交換（圖1中PHE和PHE1）來實現了對主軸潤滑液的冷卻（一般設備只有一級熱交換），對冷卻液的溫度調節控制處于一級熱交換的內循環（圖1的TS），而溫度報警的監控卻處于主軸系統的油箱里，二者之間沒有直接聯系，對主軸冷卻的控制必然存在差異。

3.2根據冷卻系統工作原理對主軸冷卻相關部位各部件進行深度保養和維護。在完整還原了整個冷卻系統工作原理之后，首先對冷凝器濾網等部件進行了全面清潔保養，對一級冷卻循環系統內的冷卻液進行了補充加注，更換了性能效果變差的冷凝管和膨脹器，之后又對二級冷卻系統的管路及各部件，以及整個主軸潤滑系統進行了深度保潔，經過深度保養后，不僅使整個冷卻系統的冷卻性能大幅提升，也讓主軸潤滑系統自身實現更加高效的運轉。

3.3調整機床參數，提高機床冷卻系統功效并降低機床誤報警幾率。

在2017年油溫超溫報警中我們發現，其中有幾次從報警發生到消除報警，恢復正常工作時間很短，即沒有進行任何降溫方面的措施處理，設備就很快恢復了正常（大部分超溫報警在潤滑液沒有得到有效降溫之前，報警無法解除），說明該設備檢測系統沒有躲過某個突發的瞬間峰值，觸發了報警，而這種機床的瞬間報警停機其實對工件精加工有很大影響，因此，減少設備本身的誤報警也是一個重要的改善環節。

經過對以往出現的報警記錄進行分析，該機床在發生油溫超溫報警時，主要出現以下兩條報警信息：

3.3.1、600105 SPINDLES LUBRICATION OIL TEMPERATURE ALARM. CHECK ST2-E48.6

3.3.2、510301 WHEEL SPINDLE CHILLER ALARM. CHECK ALTK-E35.0

這兩條由冷卻系統引起的報警信息的發生與其檢測的對象相關，其中報警號600105來自對油箱溫度的檢測，而報警號510301來自CHILLER制冷機，為此，我們對相關的PLC控制程序進行了分析，其報警響應時間受程序中的T10控制（相關程序省略），而在西門子840D相關的機床參數是由主軸的機床數據設定，為此我們將相關的時間參數進行了微調，以期減少溫度尖峰峰值的報警干擾。

4效果評估及總結：

經過6、7、8夏季三個月的實際設備工作驗證，在超溫報警這一方面效果非常明顯，截止目前，設備還沒有出現一次因超溫報警而引起的停機故障，從2017年、2018年兩年同期的超溫報警記錄可以看出，盡管存在2018年夏季與往年相比，天氣存在異常情況（雨水天氣較往年偏多），但超溫報警一次也沒有發生，也足以說明改善已經完全達到了預期目的。

另外隨著冷卻系統發揮強有力工效，現場風機被移除，設備現場環境也得到明顯改善。

通過本次對意大利磨床冷卻系統的改善技術攻關，使我們認識到，要想實現有效的改善，就必須對設備本身（特別是進口設備）進行深入、系統的理論和實際研究，只有這樣才能達到預期的效果，不僅如此，經過此次對冷卻系統的深入研究，還發現了一些可以進一步改進之處，例如，對該機床由于耗材費用高而長期停用的油氣分離裝置，這將是后期還可進一步完善的地方。對意大利磨床冷卻系統的改善方法對機械車間其它帶有冷卻裝置的設備也是完全可以進行推廣，比如，對齊齊哈爾數控立車的冷卻系統進行了深度保養，同樣達到了很好的效果。

參考文獻：

[1] 譚信孚 規范化的設備潤滑管理 [J].機械工業出版社