数控机床液压故障维修探讨.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 4年 第 0 9期 d o i l O ．3 9 6 9 4 ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ．2 0 1 4 ．0 9 ． 0 2 9 数控机床液压故障维修探讨 范芳洪 湖南铁道职业技术学院 车机学 院， 湖南 株洲 ， 4 1 2 0 0 1 摘 要 该 文介 绍了数控机床上 的常见液压 系统应用 和数控机床液压系统故 障的表现形式 ， 分析了数控机床上液压系统一般故 障的处 理方法 ． 提 出了液压 系统故 障的排 除方法 和步骤 。对两例数控机床上液压故 障排除进行分析 ， 提出了数控机床液压系统故 障排 除应具 备 的知识能力 。 关键词 数控机床 ； 液压传动系统 ； 液压 系统故 障 ； 故障排除 中图分类号 T H1 3 7 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 7 4 0 3 R e s e a r c h o n Hy d r a u l i c F a u l t Re pa i r o f CNC M a c h i ne Too l s F AN F 帆 h o n g H u n a n R a i l w a y P r o f e s s i o n a l T e c h n o l o g y C o l l e g e Ma c h i n e r y E l e c t r i c D e p a r t me n t ， Z h u z h o u 4 1 2 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o mmo n f a u l t s o f h y d r a u l i c s y s t e m a p p l i c a t i o n f o r ms a n d h y d r a u l i c s y s t e m o f C NC ma c h i n e t o o l C NC ma c h i n e t o o l s o n t h e g e n e r a l p r o c e s s i n g me tho d ， a n a l y z e s t h e f a u l t s o f h y d r a u l i c s y s t e m o f C NC ma c h i n e t o o l ， t h e h y d r a u l i c s y s t e m t r o u b l e s h o o t i n g me tho d a n d s t e p s ．T h e t wo c a s e s we r e e x c l u d e d NC ma c h i n e t o o l h y d r a u l i c f a u l t a n a l y s i s ， the f a u l t of h y d r a u l i c s y s t e m o f ma c h i n e t o o l NC e x c l u s i o n s h o u l d h a v e t h e k n o wl e d g e a n d a b i l i t y ． Ke y wo r d s CNC ma c h i n e t o ms ； h y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n s y s t e ms ； h y d r a u l i c s y s t e m f a i l u r e ； tro u b l e s h o o t i n g 0 引言 数控机床 的液压 系统主要用于主轴 的换挡 、工件 的夹紧 、 自动换刀装置 、 静压导轨 、 回转工作 台及液压 尾座的控制等 ．它在数控机床控制 中有着十分重要 的 作用。 数控机床液压设备是典型的机 、 电、 液一体化产品 。 结构精密复杂 ， 数控机床液压故障往往是机 、 电、 液综合 的复杂故障， 用常规的故障排除方法难以排除。排除数 控机床液压故 障时除了弄清楚整个液压系统 的传动原 理、 结构特点 ． 掌握一般液压故 障排除方法外 ， 还要结合 数控机床的故障诊断和排除方法 ， 才能事半功倍 。 1 数控机床液压故障的表现形式 液压系统 的工作 总是 由压力 、 流量 、 液流方向来实 现 的， 其故障常表 现为压力 、 流量 、 液流方 向方 面的故 障。液压系统是数控机床 的辅助部分 ，由数控机床的 P L C控制 。 其故障也属于数控机床外围接 口故障。数控 机床液压系统故障各种多样 ．常见故障表现形式有如 下两种 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 2 4 作者 简介 范芳洪 1 9 7 5 一 ， 男 ， 湖南邵 阳人 ， 工程 师 ， 学士 ， 研究方 向 机 电设备的故障诊断与维修 。 7 4 1 有报警显示的故障 ， 数控机床具有 比较完善的 故障诊断功能 。当有些故障发生时会显示相应 的报警 号和报警 内容。可通过所显示 的报警 内容和 P L C故障 的诊断方法确定故障产生的原因 2 没有报警显示 的故障 。 机床不能执行相应 的液 压动作而停机 。这类故障要根据故障发生前后变化状 态并结合维修实践经验进行分析判断确定故障原因 2 数控机床上液压系统常见故障分析 数控机床的液压 控制系统不管有无故障发生 ． 都 要定期地对各个部件进行检查 ．做到提早发现故 障隐 患 ， 将故 障消除在萌芽状态 。定期检查各液压 阀、 液压 缸及管路接头是否外漏 液压泵或液压马达运转是否 有异常噪声 ； 液压缸运动是否平稳 ； 液压系统的各个压 力检测点是否符合要求 。 压力是否稳定 液压油的温度 是否在允许的范 围内与液压系统有关的行程开关或 限位档位 的位置是否变动 油箱 的油量是否在规定 的 刻度 内； 液压系统工作时有无高频振动现象等。数控机 床液压系统常见故障的处理方法见表 1 3 数控机床上液压系统故障排除的方法 步骤 数控机床上液压系统故 障既具有一般液压故 障的 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 0 9 ． 2 01 4 表 1 数控机床 液压 系统 常见 故障及处理 。 油泵不供油或 流量不足 l 、压力调节螺钉过松，压力调节 弹簧过松 2 、流量调节螺钉调节不正确 3 、油泵转速太低 4 、油的黏度过高 5 、油箱 内油量不足 ，吸油管露出 油面而进空气 6 、吸油管堵塞 7 、进油口漏气 8 、叶片在转子槽 内卡死 l 、将压力调节螺钉按顺时针方向转动 ，当弹簧被压缩时，再调节 工作压力 2 、按逆时针方向转动油量调节螺钉 3 、检查电机是否缺相 4 、采用规定牌号的油 5 、把油加到规定的油位，将虑油器埋入油面以下 6 、清除堵塞物 7 、维修或更换密封件 8 、拆开油泵维修，清除毛刺，重新装配 特点也具有数控机床故障的特点 ．只有把两种故障的 诊断维修方法结合起来才能快速地排除 ．作者总结了 多年 的维修经验 ．将数控机床上液压故 障排除的方法 和步骤总结如下 1 现场询问。当发生故障时。 应 到现场 向故 障现 场人员仔细询 问故障产生 的过程、 故障表象 、 故障发生 时设备所处的工作状态及故 障后果等。如发生故 障时 按 了哪个按钮 ， 机床处于手动还是 自动工作状态等。 2 确定故 障类型 。根据故 障现象和故 障后果 ， 判 断故障类型 ．是流量方面故 障或是压力方面故障还是 方 向方面的故 障 3 制定诊断维修方案。根据故障类型的特性制定 具体 的维修方案 ．并准备好相关的技术资料和维修工 具仪表等。 4 故 障定位。按照制定好 的方案 ， 利用数控机床 P L C梯形图跟踪法 、 P L C接 口状态法、 自诊断等方法找 到最怀疑的故障部位并将 隔离 ， 然后检查测量 ， 找到故 障原 因的具体元部件 5 故障排 除。根据故障部位损坏的实 际情况 ， 采 取更换或者修复等 6 维修记录归档。故障排除后 ， 整理好维修过程 中每一步记录并归档。维修记录不但有助于今后进一 步维修 ， 而且有助于维修人员的经验总结与提高。 4 数控机床液压故障排除实例 故 障现象 1 某 F A N U C 0 i MC系统 立式加工 中 75 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 O 9期 心 ．主轴 变速换挡 时。换档液压缸不动作变档不能完 成 ． 显示主轴换挡失败报警 。 诊断排除过程 主轴换挡 的液压控制原理图如 图 1 所示 。 该机床有高 、 低速两档 ， 根据故障现象判断可能 是方向方面的故 障。换档液压缸不动作的原 因有液压 系统压力太低或流量不足 。液压 电磁换向阀未通电或 换 向阀不 良 换档液压缸故障。根据以上 的分析 ， 首先 检查液压系统的压力 ． 压力值在系统正常范围内 ， 压力 正常 ．利用 P L C梯形 图跟踪法查看控制换档的换 向阀 电磁铁 Y3 ． 1 接 H有输 出．并且电磁铁 K A1已经得 电， 按下换向阀的手动控制按钮 ．换档液压缸动作换档完 成 ， 因此 。 判断液压电磁换向阀存在故 障。拆下 电磁换 向阀 ． 检查发现 阀芯被污物卡住 了 ， 用煤油清洗后 ， 重 新装好 。 故障排除。 故 障现象 2 一台西 门子 8 0 2 D系统立 式加工 中 心 ， 回转轴 A轴在返 回参考点 时 ． 工作台不运动 ， 并且 N C K出现 A轴轮廓监控报警 诊断排除过程 A轴 的松开 与夹 紧靠 液压来实现 的，液压原理控制 图如图 2所示 ， K A 1是松开 电磁铁 ， K A 2是夹紧电磁铁 。通过 P L C接 口状态诊断．控制 A 轴松开换 向阀的电磁铁 Q 4 ． 0接 1 3 有输出 ， 但工作 台松 开到位检测 的接近开关的状态为 “ 0 ” ． 拆开 A轴外罩发 现 回转工作台有松开的动作但确实没有松开到位 数 控系统发出运动指令 ． 由于工作台没有松开不能旋转 ， 导致 A轴轮廓监控报警 由故障现象判断可能是流量 或压力方面的故障 A轴不能松开的原 因有系统的液 压压力低或者流量不足 ； 换 向阀换 向不到位 ； 松 开、 夹 紧液压缸泄漏 。检查发现系统液压压力在正常 的范围 内 3 ． 5 MP a ， 换 向电磁铁 K A 1已得电 ， 手动强迫换 向阀 换 向故障依旧 ．最后发现系统压力在 A轴松开 电磁铁 得 电换 向时压力迅 速 由 3 ． 5 MP a下 降到 2 ． 0 MP a左 右 ． 致使 回转工作 台不能完全松开 ， A轴不能旋转 ，因此 ， 判断松开、夹紧液压缸存在泄漏故 障。拆开回转工作 台， 检查发现工作台松开 、 夹紧液压缸 的活塞密封圈已 经破损 ， 液压缸 的内壁 已经拉毛 ， 更换 液压缸 后 ， 故 障 排除 。 图 1 主 轴液 压控 制原 理 图 图 2 A轴 夹 紧松 开控 制 液压 原理 图 5 结束语 随着机 电液一体化技术 的迅速发展 ．数控机床上 的液压传动系统应用越来越普遍 液压元器件 向小型 化集 中化发展 ， 对工作环境要求高 ． 故 障率 比较高且维 修 困难 。液压系统故障不及 时排除会导致数控机床停 机影响生产 ． 并且液压系统故障比较复杂 ． 故障原 因各 种各样 ， 这就要对液压元件的结构 、 原理和常见液压故 障原 因非 常熟悉并且还要能综合应用多种诊断方法 ． 在故障排除时才能做到快速 、 准确。 参 考 文 献 【 1 】 廖友 军， 余 金伟． 液压传 动与气 动技术[ M 】 ． 北京 北京 邮 电大 学出版 社 ， 2 0 1 2 ， 5 ． 【 2 】 成大 先． 机械设计 手册 第 四卷 [ M】 ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ]3 韩鸿 鸾， 荣维芝． 数控 机床 的结 构与维修[ M】 ． 北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 1 0 ， 8 ． [ 4 ] 范士娟， 杨超 ． 液 压 系统故 障诊断 方法 综述 [ J ] ． 机床 与液 压 ， 2 0 0 9 ， 5 4 5 4 7 ． [ 5 】 杨亚东， 高文柱， 刘刚． 节 流调速 回路应 用与分析[ J ] ． 液压气 动 与密封， 2 0 1 3 ， 9 5 1 5 2 ． 【 6 】 刘本锁． 数控机床故 障分析与诊断实例[ M I ． 北 京 冶金工 业出 版社 ， 2 0 0 9 ， 8 ． 上 接 第 4 4页 4 通过上位控制计算机能够方便设定 目标压力 ， 便于实现智能控制。 参考文 献 【 1 】 徐绳武． P C Y恒 压变量泵 的改进和发 展[ J ] ． 液压气 动与密封 ， 2 0 0 5 ， 1 6 - 9 ． 【 2 ] 李静荣． 电液 比例恒压变量柱塞泵及其应用[ J ] ． 液压气动， 2 0 0 0 ， 5 3 3 - 3 5 ． 【 3 ] 贾永 峰， 谷 立 臣． 永磁 同步 电机驱 动 的液 压动力 系统设 计 与 76 试验分析[ J ] ． 中国机械工程， 2 0 1 2 ， 3 2 8 6 2 9 0 ． f 4 ] 张琨英． 基于 P L C的磨削液变频恒压供给系统设计[ J 】 ． 工程 设计学报， 2 0 1 3 ， 2 0 2 1 1 6 8 1 7 2 ． 『 5 1 郑德帅， 谷立 臣， 贾永 峰． 基于 A ME s i m 的电液 负载模拟 系统 [ J ] ． 机械设计与研究， 2 0 1 3 ， 2 9 2 9 7 1 0 0 ． [ 6 ] Y o n g f e n g J i a ，L i c h e n G u ，Q i n g q i n g T i a n ．S o f t - S e n s i n g Me t h o d f o r F l o w o f t h e Va r i a b l e S p e e d Dr i v e C o n s t a n t P u m p [ R ] ． J i n g z h o u 2 0 1 3 I n t e rna t i o n a l C o n f e r e n c e o n Ma c h i n - e r y ， Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d En e r g y En g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ．