重型数控车铣床铣轴故障分析及改进

林元洁，徐 文，郑裕斌，郭凯凯

（杭州汽轮机股份有限公司设备处，浙江杭州 310022）

0 引言

重型数控车铣床机床是2013 年从德国引进的具有车、铣、磨和带有静压中心架的重型数控机床，其过床身旋转直径Φ2200 mm，两顶尖最大距离9000 mm，最大加工工件重量60 t，主轴电机功率2×185 kW，铣轴电机功率50 kW，磨头电机功率11 kW，数控系统采用目前最先进的SIEMENS Sinumerik 840DSL，是公司加工大转子、带纵树型叶根槽转子的关键设备。在汽轮机转子纵树型叶根槽加工过程中，不能出现由于数控报警造成机床突然停机中断加工，严重的会造成铣刀卡在转子纵树型叶根槽中，导致价值百万元以上的汽轮机转子报废。在加工过程中，频繁同时出现两个报警：①21612 轴S2/MS2，使能复位报警；②701458 铣刀主轴已夹紧和锁定报警。造成铣轴停止，进给轴停止。复位报警，重启程序又能正常加工，过段时间后同样的报警重复出现。

1 故障分析

查看报警号，21612 提示铣轴（S2 轴）控制器使能DB36.DBX2.1 使能丢失，结合701458 报警提示，初步判断由于铣刀主轴的夹紧和锁定状态不对，引起数控报警停机。按照铣轴液压原理图中铣轴夹紧放松原理和作用，手动按压面板铣轴夹紧按钮或MDA 方式下执行B 轴旋转，Y4 电磁阀得电，压力值6 MPa（60 bar），压力开关动作，铣轴夹紧；手动按压铣轴放松，Y4 失电，电磁阀归位，油回油箱，M13-B51V（I51.7）为“1”，铣轴处于放松状态。放松时允许铣轴（S2 轴）加工。压力开关M13-B51V（I51.7）是具有高低压双点功能的可设置带数值显示的压力开关，出于安全考虑，厂家设定低压值为0.2 MPa（2 bar），也就是说，在加工状态下，压力大于0.2 MPa 时，铣轴处于夹紧状态，铣轴（S2 轴）控制器使能DB36.DBX2.1 被复位，铣轴立刻停止。为何在没有铣轴夹紧指令的情况下，压力开关M13-B51V（I51.7）会检测到大于0.2 MPa 的压力，导致报警。对引起该压力开关输出“1”信号的原因进行逐一排查。

（1）接触不良，检查两端接线端无松动，连接电缆无破损或断线。

（2）压力开关本身故障，检查压力开关压力设定值，调整压力值反复测试高低压触点灵敏度，功能正常。

（3）系统压力值是否正常，依据液压原理图分析，系统压力正常，压力开关M13-B51V 所在油路在铣轴加工过程中是不可能会有压力的。进一步检查发现该压力开关实际安装位置与液压原理图不符。机床厂家在安装该元件时没经过单向阀，而是直接安装在了油缸的下端，铣轴放松泄油之后，由于油管中存有少量的油，该液压油在加工中因油管抖动产生负力，使压力开关的下限压力值上升达到0.2 MPa，从而导致压力开关动作，产生误报警。如果在加工带纵树型叶根槽转子由于误动作报警而导致铣轴（S2 轴）被复位，将致命的造成刀具损坏甚至工件报废的可能。

2 故障改进

由于机床安装空间有限，无法按照原液压原理图的位置安装该压力开关（猜测机床厂家因此更改安装位置）。而且备件购买周期长、生产任务紧，为此，放弃更改油路布局修复故障的方案。利用现有条件，在不影响加工、不新增任何元器件的情况下，利用现有的压力开关（该压力开关带有高压和低压）和一个空余PLC 输入点（I53.7），匹配压差值、调整合适参数，完善油路PLC逻辑控制，从而达到修复该故障的目的。在低压到达（不与正常操作冲突）的情况下，控制电磁阀M14-K50E（Q50.1）Y3 动作，以达到清空油管余油的效果。修改程序后，故障消除，机床运行正常。程序修改如下。

3 结论

840DSL 系统的数控机床，当其出现NCK 报警21612 时，要结合同时出现的其他报警、出现故障的具体情况，以及该机床的相关特性，具体情况具体分析，不能一味依靠维修经验。由于机床液压设计安装的硬件原因，导致该故障的频繁发生，通过软件方式进行处理，不仅节省了维修材料和因购买备件停机造成的损失，更规避了由该故障导致可能导致的工件报废风险，而这样的报废风险其损失是不可估量的。本次机床安全隐患排除，为设备维修工作拓宽了改进思路。