重型數(shù)控車銑床銑軸故障分析及改進(jìn)

林元潔，徐 文，鄭裕斌，郭凱凱

（杭州汽輪機(jī)股份有限公司設(shè)備處，浙江杭州 310022）

0 引言

重型數(shù)控車銑床機(jī)床是2013 年從德國引進(jìn)的具有車、銑、磨和帶有靜壓中心架的重型數(shù)控機(jī)床，其過床身旋轉(zhuǎn)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(jī)功率2×185 kW，銑軸電機(jī)功率50 kW，磨頭電機(jī)功率11 kW，數(shù)控系統(tǒng)采用目前最先進(jìn)的SIEMENS Sinumerik 840DSL，是公司加工大轉(zhuǎn)子、帶縱樹型葉根槽轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵設(shè)備。在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子縱樹型葉根槽加工過程中，不能出現(xiàn)由于數(shù)控報(bào)警造成機(jī)床突然停機(jī)中斷加工，嚴(yán)重的會(huì)造成銑刀卡在轉(zhuǎn)子縱樹型葉根槽中，導(dǎo)致價(jià)值百萬元以上的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子報(bào)廢。在加工過程中，頻繁同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)報(bào)警：①21612 軸S2/MS2，使能復(fù)位報(bào)警；②701458 銑刀主軸已夾緊和鎖定報(bào)警。造成銑軸停止，進(jìn)給軸停止。復(fù)位報(bào)警，重啟程序又能正常加工，過段時(shí)間后同樣的報(bào)警重復(fù)出現(xiàn)。

1 故障分析

查看報(bào)警號(hào)，21612 提示銑軸（S2 軸）控制器使能DB36.DBX2.1 使能丟失，結(jié)合701458 報(bào)警提示，初步判斷由于銑刀主軸的夾緊和鎖定狀態(tài)不對，引起數(shù)控報(bào)警停機(jī)。按照銑軸液壓原理圖中銑軸夾緊放松原理和作用，手動(dòng)按壓面板銑軸夾緊按鈕或MDA 方式下執(zhí)行B 軸旋轉(zhuǎn)，Y4 電磁閥得電，壓力值6 MPa（60 bar），壓力開關(guān)動(dòng)作，銑軸夾緊；手動(dòng)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(tài)。放松時(shí)允許銑軸（S2 軸）加工。壓力開關(guān)M13-B51V（I51.7）是具有高低壓雙點(diǎn)功能的可設(shè)置帶數(shù)值顯示的壓力開關(guān)，出于安全考慮，廠家設(shè)定低壓值為0.2 MPa（2 bar），也就是說，在加工狀態(tài)下，壓力大于0.2 MPa 時(shí)，銑軸處于夾緊狀態(tài)，銑軸（S2 軸）控制器使能DB36.DBX2.1 被復(fù)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(guān)M13-B51V（I51.7）會(huì)檢測到大于0.2 MPa 的壓力，導(dǎo)致報(bào)警。對引起該壓力開關(guān)輸出“1”信號(hào)的原因進(jìn)行逐一排查。

（1）接觸不良，檢查兩端接線端無松動(dòng)，連接電纜無破損或斷線。

（2）壓力開關(guān)本身故障，檢查壓力開關(guān)壓力設(shè)定值，調(diào)整壓力值反復(fù)測試高低壓觸點(diǎn)靈敏度，功能正常。

（3）系統(tǒng)壓力值是否正常，依據(jù)液壓原理圖分析，系統(tǒng)壓力正常，壓力開關(guān)M13-B51V 所在油路在銑軸加工過程中是不可能會(huì)有壓力的。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該壓力開關(guān)實(shí)際安裝位置與液壓原理圖不符。機(jī)床廠家在安裝該元件時(shí)沒經(jīng)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(dòng)產(chǎn)生負(fù)力，使壓力開關(guān)的下限壓力值上升達(dá)到0.2 MPa，從而導(dǎo)致壓力開關(guān)動(dòng)作，產(chǎn)生誤報(bào)警。如果在加工帶縱樹型葉根槽轉(zhuǎn)子由于誤動(dòng)作報(bào)警而導(dǎo)致銑軸（S2 軸）被復(fù)位，將致命的造成刀具損壞甚至工件報(bào)廢的可能。

2 故障改進(jìn)

由于機(jī)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(guān)（猜測機(jī)床廠家因此更改安裝位置）。而且備件購買周期長、生產(chǎn)任務(wù)緊，為此，放棄更改油路布局修復(fù)故障的方案。利用現(xiàn)有條件，在不影響加工、不新增任何元器件的情況下，利用現(xiàn)有的壓力開關(guān)（該壓力開關(guān)帶有高壓和低壓）和一個(gè)空余PLC 輸入點(diǎn)（I53.7），匹配壓差值、調(diào)整合適參數(shù)，完善油路PLC邏輯控制，從而達(dá)到修復(fù)該故障的目的。在低壓到達(dá)（不與正常操作沖突）的情況下，控制電磁閥M14-K50E（Q50.1）Y3 動(dòng)作，以達(dá)到清空油管余油的效果。修改程序后，故障消除，機(jī)床運(yùn)行正常。程序修改如下。

3 結(jié)論

840DSL 系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，當(dāng)其出現(xiàn)NCK 報(bào)警21612 時(shí)，要結(jié)合同時(shí)出現(xiàn)的其他報(bào)警、出現(xiàn)故障的具體情況，以及該機(jī)床的相關(guān)特性，具體情況具體分析，不能一味依靠維修經(jīng)驗(yàn)。由于機(jī)床液壓設(shè)計(jì)安裝的硬件原因，導(dǎo)致該故障的頻繁發(fā)生，通過軟件方式進(jìn)行處理，不僅節(jié)省了維修材料和因購買備件停機(jī)造成的損失，更規(guī)避了由該故障導(dǎo)致可能導(dǎo)致的工件報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)，而這樣的報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)其損失是不可估量的。本次機(jī)床安全隱患排除，為設(shè)備維修工作拓寬了改進(jìn)思路。