数控机床液压与气压系统引发的故障及其诊断技术

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  摘要: 液压传动机构拥有结构紧密,运行稳定的特点,是机床外围辅助结构的重要构成部分。液压体系是机床机构的动力和限制体系,液压体系的运行情况关系到整部机器的可靠性和产品的功能。液压体系构造的复杂性为故障修理带来了一些麻烦。本文对于机床液压体系最普遍的故障种类和预防方法进行研究,并且叙述了维护方式的应用,对提高液压体系运行的稳定性和质量可靠性有巨大的促进作用。
  Abstract: The hydraulic transmission mechanism has the characteristics of compact structure and stable operation, and is an important part of the peripheral auxiliary structure of the machine tool. The hydraulic system is the power and restriction system of the machine tool mechanism. The operation of the hydraulic system is related to the reliability of the entire machine and the function of the product. The complexity of the hydraulic system structure has brought some troubles to fault repairs. This article studies the most common types of failures and preventive methods in the hydraulic system of machine tools, and describes the application of maintenance methods, which greatly promotes the stability and quality reliability of the hydraulic system.
  關键词: 机床;液压系统;故障;维护
  Key words: machine tool;hydraulic system;failure;maintenance
   中图分类号:TG659                                      文献标识码:A                                  文章编号:1674-957X(2021)18-0161-03
  0  引言
  随着机械制造快速发展,数控机床的使用领域变得广泛,技术水准要求变得很高。迄今为止,机床的发展方向越来越智能化和自动化,加工制造出来的产品趋向高精度和高质量。但是,由于设备本身原因或者操作者操作不当,导致机床发生的故障还是很多,特别是液压和气压系统发生的故障特别明显,大大影响到了机械加工制造业的零件制造速度,因此维护人员只有对数控机床设备中的液压和气压系统实行分析研究,掌握导致故障发生的原因,才能更加好的,有目的的对于系统发生的故障进行判断和维修,从而解决故障带来的影响,提升零部件的加工速度和精
  确度。
  1  数控机床概述
  数控机床可以加工的零部件种类很多,大多数是小批次生产,是加工速度很高的自动化生产装备。数控机床主要有铣床、冲床、车床、电加工、磨床和各类加工中心等等。随着科技的快速发展,零部件的加工制造规模不断增大,使得具有高精度与速度的数控机床受到了客户的关注,数控机床在机械加工制造行业得到了快速的进展。随着制造水准的进步,数控机床在工作速度和加工精确度都有了很大的突破。
  2  液压系统常见故障特征及现象
  2.1 液压系统压力值异常
  当液压体系的压力数值高于或低于适度的压力数值的时候,一般的故障问题可以分成如下几点:第一,液压产生的体系压力无法达到体系预定数值。第二,液压生产的体系压力或者控制力不可以保持在原来的水准上。第三,没有办法创建体系压力。
  2.2 液压系统流量或流速异常
  当液压传动体系出现问题的时候,流量控制部分常见的故障主要有以下几种:第一种,体系中工作介质的实际流动速度没有真正达到设定的流动速度范围。第二种,执行元件液压缸或者液压马达的运行速率不稳定,比如出现激烈冲击或者减速滑行等。第三种,体系不可以自动变化速度,执行元件液压缸或者液压马达的速度无法自动切
  换等。
  2.3 液压系统产生液压冲击
  当液压体系出现问题的时候,执行元件经常会发生冲击现象,如果液压体系突然出现激烈抖动而且发出巨大的声音,从而造成压力测量装备或者流量测量设备的突然破坏,测量值一直处于大幅度的波动状态,进而使得液压体系中液压油管出现裂痕甚至造成破坏和造成液压体系的工作部件松动。
  2.4 液压系统故障引起泄漏
  当液压或气压系统发生泄漏的时候,常表现的故障现象主要有以下几种:第一种,液压或者气压体系的实际调定压力数值不能升高。第二种,液压或者气压体系中的执行元件的运行速度不稳定,有时快有时慢,甚至出现爬行现象。第三种,造成液压或者气压体系温度异常,风扇异常转动发出较大响声。第四种,压力阀、速度阀、流量阀等控制元件产生较大的噪音或者运动幅度。第五种,控制器件不可以正常运行,比如流量阀无法进行流量调节。第六种,液压体系产生溢油现象,从而造成环境污染。   3  常见的数控机床液压系统和PCB数控钻床气压系统引起的故障分析
  3.1 故障检查方法
  机械加工制造业内常见的数控机床主要包括镗铣加工中心和综合数控车等。其中,机床主要是由刀架、卡盘、静压轨道、丝杠、尾架、液压驱动机械手臂和液压缸件等零部件组成。数控机床液压体系经常发生的故障表现主要有主轴零部件在切削工作的时候剧烈振动,速度变化液压缸速度切换的时候卡顿,卡盘无法卡紧或者机械手零部件出现松动,导致抓刀没有抓紧力。采用三坐标原则,对数控机床的线路板实现连续专门的加工控制。气压体系中的传动元件主要控制对象有控制主轴夹头的松开或者夹紧工作,控制气压体系执行元件的启动,控制Z轴线压力脚的启动和控制机械手臂的取刀工作。基于数控机床气压体系引起的主要问题包括主轴夹头松动,使得夹刀没有办法夹紧,严重还会导致掉刀。机械手臂抓刀没有力气,取放刀不到位。
  对于设备发生的故障主要有看、听、摸、闻、阅和问六种故障检查办法。
  第一,看。依照常规故障判断步骤来“看”,主要是对于体系的压力波动范围,看系统检测到的系统中油液流量变化,看体系元器件振动情况和数控机床生产加工出来的产品是否符合质量要求等等。比如,看数控机床运行速率,如果速度转换不明显,很有可能属于速度变换液压缸的运行存在问题,接着判断是否产生爬行现象。此外,看到变动速度液压缸在低速度运行的时候是否发生跳跃式的前进等异常现象。对于这些表面现象,维护人员可以采用“看”的办法,对设备进行简单的故障分析判断。
  第二,听。依照常规故障判断步骤来“听”,主要是对体系运行产生的异常声音进行仔细倾听,如果体系发出异常噪音、猛烈冲击声或者是体系中发生的气浊或者困油现象,基本可以判断体系已经发生故障,通过倾听可以判断是体系产生的正常声音还是体系发生故障产生的故障声音。比如,对数控机床进行维护的时候,站在液压泵等时常产生噪音的地方,仔细听它产生的声音是否发生变化,来判断它是不是发生故障。
  第三,摸。依照常规故障判断步骤来“摸”,主要是触摸体系运行产生的温度变化,体系零部件和装配部位松紧程度,或者用手感触体系震动幅度和爬行速率等。比如,摸机床的体系油液,判断油液的粘度是不是出现降低的趋势,来推断油液粘度降低是不是因为体系的温度太高导致的油液粘度降低进而导致液压系统出现一些常规故障。比如,摸密封圈,判断密封圈是否发生形变,来推断是否是因为密封圈失去密封性导致体系油液泄漏,造成压力损失。
  第四,闻。依照常规故障判断步骤来“闻”,主要是闻体系橡胶密封圈、油液变质味道等。当体系温度太高的时候,装配有橡胶的位置就会发出明显的气味,或者系统中油液发生明显的味道等等。在一些电磁阀中,也可以通过闻,来判断电子元器件是否发生问题。
  第五,阅。依照常规故障判断步骤来“阅”,工作人员可以通过查看故障设备的日常检修手册,定期检修卡,维修保养记录和设备使用交接记录等,了解发生故障的元器件的日常维修保养情况。
  第六,问。依照常規故障判断步骤来“问”,主要是询问设备运行条件,故障设备日常维修或者保养状况,零部件更换情况和以前是不是发生类似问题等等,从而确定最后设备故障产生的原因。除此以外,工作人员还可以结合有关机械装备方面的资料和故障记录信息等进行符合生产实际条件的故障分析研究,观看机器设备以前是不是产生相似故障或者查看以前出现的一些问题和维修问题进而发现故障发生原因。
  对于液体体系产生的集中问题检查方式的研究。诊断问题的方法中看,一般是要看速率,看体系的压力,看体系的油温,油液是否存在杂质,震动和加工产品质量等等。例如看速率,就看液压缸在工作的时候是否出现爬行情况,也就是液压缸在很低的速度时,是不是会有跳跃方式前进或者有时走有时停的问题,这些都是能够通过看来判断的。判断问题方式中的听方法,主要是听是不是有冲击的声音,噪声,气浊,和油气的声音,敲打声音等等。例如听噪声,主要是在那些生成噪音的地方去听,例如油泵、回流管的回油口、降温风扇等就是经常会因为故障生成噪音的位置。诊断故障方式中的摸方法,摸主要是摸温度,装配连接件的松紧程度,密封圈是否变形,震动和爬行等等。例如,摸油液的粘度是不是下降的很快,要是下降能够马上判断出液压体系的油温的温度太高的问题。判断问题方式中的闻,主要是对于橡胶件有没有因为太热而发出特别的气味和油液是不是发生变质的味道来判别。判断问题方式中的阅,是查看机械装备的档案记录来分析这个设备在以前是不是出现类似问题和一些故障,修理的记录,也可以查阅一些体系的日检卡和定检卡,还能够对交接班的记录和维修条件实行检查等。这些都是可以提前向系统哪些部件经常出现的问题有个借鉴。判断方式中的问方法,问是对于装备运行条件,调试和维修情形,维护情形,更换情形和发生过的故障情形等的查问,还有对于这次问题发生之前出现的一些不寻常情况的查问。通过对于最初的了解之后,可以用器具对于体系的各种元件进行检查,最后确定故障原因。
  3.2 故障预防措施
  液压体系是机床外围辅助体系的重要构成成分,它的运行状况直接影响到整部机器的可靠性,减少液压体系的故障发生率,是提升机床运行可靠性的关键方法之一。由于液压体系的构造比较复杂,在发生问题的时候,定位判断故障的位置有一定的难度。为了提升维修的速度,技术人员要熟悉液压体系的构造和有关知识,用先进的方法判断设备和装备,在问题发生的时候,可以判断出问题点并且实现维修。在多次维护之后要对液压体系的常见问题实现总结,做出对应的预防方法,减少问题发生概率。在日常的维修工作之中,要增强对于常见故障发生位置的检验和维修,提升液压体系的运行速度,为液压体系的高效率运行创造有利的条件。
  ①液压系统漏油及预防措施。
  漏油是液压体系普遍的问题之一,主要体现有油泵漏油,阀中漏油,液压缸内漏油等,油泵漏油主要原因是由密封圈损坏,液压泵轴线和电动机机械轴同轴度超差,液压泵进出口密封度不够等因素构成的,阀组内漏油主要是由于油液使用不良,阀体与基座之间的密封圈损坏,油路接口与阀体配合间隙过大等造成的,液压缸漏油主要是因为油液中存在杂质导致缸内活塞对缸筒内壁造成刮伤或者拉毛,活塞或者活塞杆上的密封件损坏等等。很多时候是因为震动,腐蚀,结合不良,压力差值等因素构成的,为了避免液压体系漏油,要选择合适的油液,确保各个连接位置的紧密性,增加对液压系统中密封圈的检查,定期更换损坏的密封圈,做好各个零部件的清洗。   ②液压系统噪声与振动及预防措施。
  震动和噪声不但会破坏工作人员的身体健康,同样会降低液压系统元器件的使用年限,更会造成其它问题的产生。液压泵在运行过程中生成的噪声主要是在液压泵的压力和流量阶段性变化与气穴问题导致的,液压泵在吸油和压油循环过程中,从而造成液压震动。在液压回路中的压力反射造成的压力波动会在液压泵中形成共振,然后发出较大的噪音。在液压泵吸收油的过程中生成的气泡在压力条件下发生破裂导致的压力脉冲,也会产生高频噪音。为了减少噪音和震动对于液压体系的作用,可以在电动机,泵站、液压缸和液压阀上的安装面上装配防震垫,同时定期洗净过滤器,防止堵塞。降低吸油管弯曲程度,增大吸油管直径,减小管道压力。应用蓄能器和软骨,降低压力脉冲导致的震动,在液压体系中设立放气装备,减少气泡破裂导致的压力脉冲。
  ③液压系统油液温度过高及预防措施。
  液压体系油温太高不但会加大能量消耗,甚至还会导致减少使用年限。在液压体系作业的时候,要是很多油液从压力阀门转回到油箱之中,就会发生油温太高。可以从以下几个方面防止油温太高,选择使用大小合适的泵、阀等部件。使用卸荷设计,降低管道的弯曲设计,减少非工作形态下造成的能量消耗。提升元器件的加工精确度和装配质量。改良润滑条件和油箱的散热条件。有效控制油温升高是提高液压体系运行安全性的关键方法之一。
  3.3 机床液压系统的日常维护与保养
  ①液压系统的维护措施。
  在液压系统日常维护工作中,可从如下几点入手:液压油是液压系统正常运行的重要保障,数控机床中很多问题都是液压油引起的,所以要加强对液压油的清理和维护。在日常维护工作中,要保证液压油的清洁,防止液压油被空气中的杂质混入或者被其他污染物污染,定期清洗过滤器是十分必要的,定期的清洗可以延长过滤器的使用年限并且可以增强对油质的过滤;控制液压油液的温度可减小液压系统的能量消耗,液压系统就需要配备降低油温的设备;为了防止液压系统中液压油的泄漏,一方面是提高液压元器件的加工精度和装配精度,另一方面是注意排查各元器件連接部位的密封性,定期更换密封圈;加强对螺钉、快速接头等部位的密封检查,及时跟换,防止液压系统在工作时发生振动而漏油;工作人员在维护检查中,需要掌握正确的方法,避免粗暴的机械作业而产生二次损害,比如敲击连接件造成密封件损坏或者阀体损坏。
  ②创建完善的修理体系。
  为了减少液压体系问题的发生概率,创建完善的修理保养体系,除掉所有可以控制的安全问题。制定每天检验,每周检验,每月检验,半年检验的规划,依照液压体系的功能和运行条件安排每次检验的内容,保证检验的准确性,减低检验过程中对于体系造成的破坏。技术人员要依照点检制度的要求检查工作,做好点检记录。增强对液压泵站,密封件等位置的定期检查清洗和更换,提升运行速度。
  4  结语
  随着现代工业工业技术水平的不断提升,机床开始在机械制造工业中被大量使用。因为机械制造的需要,零部件对于加工精度的需要越来越高,对于制造业的自动化程度也很重视。因为现在机床的发展水准已经很高,但是在实际应用的时候还是存在各种问题,限制到了机床的使用年龄和工作状况。在所有体系问题维修之中,以液压和气压体系导致的故障维修最为关键。本文通过研究现在机械制造加工领域的发展趋势,机床的发展状况和液压体系在数控机床之中的帮助,研究在机床液压和气压体系发生的常规故障问题从而对于它进行深入判断研究和技术指导。机床使用在我国机械制造加工的生产过程中,大大提高了生产速度和质量。震动噪声大,温度高,有漏油是液压体系普遍的问题类型,也是影响液压体系运行可靠性的重要因素对于常见问题实现分析,增强日常维修保护,提升液压体系的故障修理速度,减少故障发生效率。
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