數控機床液壓系統故障診斷和技術維修

1 液壓系統在數控機床上的應用

液壓傳動系統在數控機床的機械控制與系統調整中占有很重要的地位，在機床上主要應用于主軸的自動裝夾、主軸箱齒輪的變檔和軸承的潤滑、回轉刀架的松開與夾緊、尾座套筒的伸出與退回等機構中，是僅次于電氣系統的控制和調整系統。

2 數控機床上液壓系統的常見故障形式

液壓系統是機電液一體化的系統，其故障涉及機械、電氣與液壓等類型，常見的故障現象有以下幾種。

2.1 噪聲與振動

振動與噪聲是機械設備常見的故障之一，數控機床液壓系統的振動與噪聲對數控機床的正常運行有很大影響。振動與噪聲是伴隨發生的，噪聲對液壓系統的工作性能和元件的使用壽命都有影響;振動則直接加速機床零部件的變形和失效;數控機床液壓系統的振動與噪聲問題也是數控機床維修人員感到棘手的問題。當前，

數控機床液壓系統產生的振動與噪聲仍是研究的熱點。引起振動和噪聲的原因很多，如采用油液的粘度過高;液壓裝置的安裝方式不合適;閥口突然關閉和運動部件被突然制動、減速或停止產生的液壓沖擊;油液被污染堵塞油箱內的濾網，引起油泵吸油困難、回油不暢，吸進的油液中混有空氣;液壓系統的壓力脈動以及機械部分的連接部位松動等?？梢詮目刂朴鸵旱馁|量、采用低噪聲的液壓元件、管路的正確安裝等方面來降低振動和噪聲。

2.2 油溫過高

數控機床液壓系統油溫過高會導致油液變質、粘度下降，油溫過高還會引起元件熱變形使配合間隙增大而產生泄漏，進而影響工作壓力和機床加工精度。引起油溫過高的原因很多，主要有系統設計不合理、機械損耗大、油液流速太大、油液粘度過高、環境溫度過高及散熱不良等。另外工作過程中由溢流閥流回油箱中的大量油液也會引起油溫升高?？梢圆捎煤侠碓O計液壓回路結構、提高液壓回路的安裝精度、選用合理規格的液壓元件、改善散熱條件等來預防油溫過高現象。

2.3 泄漏

泄漏是液壓系統常見的故障現象，泄漏不僅造成油液的浪費，增加成本，還會污染環境，甚至發生人身傷害事故。造成泄漏的原因很多，如接口處連接不良、密封元件老化、油管接頭元件破裂、油液質量不符合要求等?？梢圆捎锰岣咴圃熨|量和安裝質量、加強日常點檢維修、控制油液質量等措施來預防泄漏現象的發生。

2.4 系統壓力不穩或達不到要求

數控機床液壓系統缺油、泄漏、油路互通、溢流閥失靈、液壓沖擊、進油不暢及電機功率不足等因素都能引起壓力不穩或達不到要求，直接導致執行元件速度不穩定，對機床的加工精度有很大的影響，應盡量避免。

3 數控機床上液壓系統故障診斷步驟

數控機床液壓系統是機電液一體化系統，其故障性質涉及多學科領域的知識，液壓裝置內部的情況又很難觀察，使故障排除起來較為困難。筆者根據相關資料并結合多年的工作經驗，將故障排除的步驟及注意事項歸納如下：

(1)當接到故障維修通知時，應先了解故障現象及特點以及故障發生時設備所處的工作狀態。如有可能可直接趕到現場，向操作人員進一步了解現場的詳細情況，如故障發生時是否有電網波動現象及其他偶然的情況發生。

(2)掌握詳細情況后，可參考以前的維修檔案，再制定具體的方案，準備必要的工具和測量儀器。

(3)按照確定的方案，對故障部位進行測量、定位，確定發生故障的具體部位和具體元件。

(4)確定具體的故障排除措施，如對損壞的元件是進行修復還是更換等。

(5)故障排除后，注意清理現場，做好故障排除過程和維修記錄等資料的相關整理工作，一方面可加深自己對發生故障現象的認識，另一方面可為以后的維修工作和技術改造提供參考。

此外，作為一名維修人員應首先熟悉液壓系統的工作原理、結構特點和各元件在系統中的作用，并能根據系統圖找到元件的具體位置。同時要做好設備的日常點檢和維護工作，對于一些異?，F象如油溫過高，要及時采取相應措施，做到提發現故障隱患，將故障消除在萌芽狀態。

4 應用實例

4.1 實例一

某機床液壓系統在開始完成快退動作時，出現先向工件方向沖然后才完成快退動作，影響加工精度，到發現時已造成多件廢品。

首先分析該部分工作原理，液壓系統原理圖如圖1所示。

由圖1(a)可知該系統為進口節流調速，采用的液壓泵為定量泵，三位四通換向閥3的中位機能為Y型(中位機能指三位換向閥處于中位時，各通口的連通形式，Y型是三位換向閥的一種類型，換向過程中一側有油壓，一側負壓，易產生液壓沖擊.換向不平穩，但位置精度較好;另外還有X、O、H和M等類型，其中O型和M型在換向過程中無液壓沖擊，但位置精度較差)。其工作原理為：當液壓缸6快退時。二位二通閥4和三位四通電動換向閥3必須同時換向，由于三位四通電動換向閥3在時間上的滯后，導致在二位二通閥4接通的瞬間部分壓力油進入液壓缸工作腔，使液壓缸6出現前沖現象，當三位四通電動換向閥3換向結束時，液壓油才全部進入液壓缸有桿腔，此時，無桿腔的油才流回油箱。

由以上分析可知，故障原因是系統設計不合理引起的，為此對該系統進行了改造，即在二位二通閥4和節流閥5上并聯一個單向閥8，如圖l(b)所示。當液壓缸6快退時，無桿腔的液壓油通過單向閥8流回油箱，使二位二通閥4仍處于關閉狀態，從而避免了液壓缸6前沖的現象，故障排除。

4.2 實例二

某加工中心開機后，工作臺回零沒有旋轉動作，并有05號、07號報警。

在故障分析時，因為沒有旋轉動作，故首先對工作臺夾緊開關的狀態進行檢查，手動能松開工作臺，表明工作臺松開機構功能正常;回零時工作臺松開，地址211.1TABSC、211.1TABSCl和211.1TABSC2均由“0”變為“1”，經延時后，又由“1”變為“0”，導致工作臺無旋轉信號。經過試驗發現工作臺松開抬起時，其壓力由4.0MPa下降到2.5MPa，而正常壓力應為4.0MPa～4.5MPa，懷疑有泄漏現象存在。經進一步檢查發現活塞支撐環有磨損，且液壓缸內壁有明顯環狀刀紋，精度不夠，更換密封圈和液壓缸套后，故障消除。

5 結束語

隨著機電液一體化技術的快速發展，液壓傳動系統在數控機床上的應用越來越多。但由于液壓系統的工作難以從外部直接觀察，對故障反應比較敏感.故障發生率較高。數控機床液壓傳動系統故障現象多種多樣，故障原因也各不相同，有時一種故障可能有多個原因，而一個元件損壞又可能引起多種故障現象，在進行故障診斷時，應綜合應用多種方法，才能做到快速、準確地排除故障。