數(shù)控機床液壓系統(tǒng)故障診斷和技術(shù)維修

1 液壓系統(tǒng)在數(shù)控機床上的應用

液壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床的機械控制與系統(tǒng)調(diào)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(zhuǎn)刀架的松開與夾緊、尾座套筒的伸出與退回等機構(gòu)中，是僅次于電氣系統(tǒng)的控制和調(diào)整系統(tǒng)。

2 數(shù)控機床上液壓系統(tǒng)的常見故障形式

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

2.1 噪聲與振動

振動與噪聲是機械設(shè)備常見的故障之一，數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的振動與噪聲對數(shù)控機床的正常運行有很大影響。振動與噪聲是伴隨發(fā)生的，噪聲對液壓系統(tǒng)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(shù)控機床液壓系統(tǒng)的振動與噪聲問題也是數(shù)控機床維修人員感到棘手的問題。當前，

數(shù)控機床液壓系統(tǒng)產(chǎn)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(guān)閉和運動部件被突然制動、減速或停止產(chǎn)生的液壓沖擊;油液被污染堵塞油箱內(nèi)的濾網(wǎng)，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(tǒng)的壓力脈動以及機械部分的連接部位松動等。可以從控制油液的質(zhì)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(shù)控機床液壓系統(tǒng)油溫過高會導致油液變質(zhì)、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(chǎn)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(tǒng)設(shè)計不合理、機械損耗大、油液流速太大、油液粘度過高、環(huán)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。可以采用合理設(shè)計液壓回路結(jié)構(gòu)、提高液壓回路的安裝精度、選用合理規(guī)格的液壓元件、改善散熱條件等來預防油溫過高現(xiàn)象。

2.3 泄漏

泄漏是液壓系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象，泄漏不僅造成油液的浪費，增加成本，還會污染環(huán)境，甚至發(fā)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(zhì)量不符合要求等。可以采用提高元件制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量、加強日常點檢維修、控制油液質(zhì)量等措施來預防泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 系統(tǒng)壓力不穩(wěn)或達不到要求

數(shù)控機床液壓系統(tǒng)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(wěn)或達不到要求，直接導致執(zhí)行元件速度不穩(wěn)定，對機床的加工精度有很大的影響，應盡量避免。

3 數(shù)控機床上液壓系統(tǒng)故障診斷步驟

數(shù)控機床液壓系統(tǒng)是機電液一體化系統(tǒng)，其故障性質(zhì)涉及多學科領(lǐng)域的知識，液壓裝置內(nèi)部的情況又很難觀察，使故障排除起來較為困難。筆者根據(jù)相關(guān)資料并結(jié)合多年的工作經(jīng)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(xiàn)象及特點以及故障發(fā)生時設(shè)備所處的工作狀態(tài)。如有可能可直接趕到現(xiàn)場，向操作人員進一步了解現(xiàn)場的詳細情況，如故障發(fā)生時是否有電網(wǎng)波動現(xiàn)象及其他偶然的情況發(fā)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(fā)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(xiàn)場，做好故障排除過程和維修記錄等資料的相關(guān)整理工作，一方面可加深自己對發(fā)生故障現(xiàn)象的認識，另一方面可為以后的維修工作和技術(shù)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(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點和各元件在系統(tǒng)中的作用，并能根據(jù)系統(tǒng)圖找到元件的具體位置。同時要做好設(shè)備的日常點檢和維護工作，對于一些異常現(xiàn)象如油溫過高，要及時采取相應措施，做到提發(fā)現(xiàn)故障隱患，將故障消除在萌芽狀態(tài)。

4 應用實例

4.1 實例一

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

首先分析該部分工作原理，液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

由圖1(a)可知該系統(tǒng)為進口節(jié)流調(diào)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(cè)有油壓，一側(cè)負壓，易產(chǎn)生液壓沖擊.換向不平穩(wěn)，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(xiàn)前沖現(xiàn)象，當三位四通電動換向閥3換向結(jié)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(tǒng)設(shè)計不合理引起的，為此對該系統(tǒng)進行了改造，即在二位二通閥4和節(jié)流閥5上并聯(lián)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(guān)閉狀態(tài)，從而避免了液壓缸6前沖的現(xiàn)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(zhuǎn)動作，并有05號、07號報警。

在故障分析時，因為沒有旋轉(zhuǎn)動作，故首先對工作臺夾緊開關(guān)的狀態(tài)進行檢查，手動能松開工作臺，表明工作臺松開機構(gòu)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?yōu)椤?”，經(jīng)延時后，又由“1”變?yōu)椤?”，導致工作臺無旋轉(zhuǎn)信號。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象存在。經(jīng)進一步檢查發(fā)現(xiàn)活塞支撐環(huán)有磨損，且液壓缸內(nèi)壁有明顯環(huán)狀刀紋，精度不夠，更換密封圈和液壓缸套后，故障消除。

5 結(jié)束語

隨著機電液一體化技術(shù)的快速發(fā)展，液壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床上的應用越來越多。但由于液壓系統(tǒng)的工作難以從外部直接觀察，對故障反應比較敏感.故障發(fā)生率較高。數(shù)控機床液壓傳動系統(tǒng)故障現(xiàn)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(xiàn)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。