数控车床液压系统故障分析排除与改进.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 l l期 数控车床液压 系统故障分析排除与改进 初 晓旭 本 钢工 学院 ， 辽 宁本溪 1 1 7 0 2 2 摘要 本文从一次数控车床 液压 系统故障分析排除与改进 的实例 ， 详 细地 阐述 了液压系统故障分析和排 除的方法 ， 为其他相关液压 系统的工程技术人员提供 了良好的参考素材。 关键词 数控； 卡盘； 防干扰 ； 液压缸 中图 分 类号 1 “ 1 -I 1 3 7 ．7 文献 标 识 码 B 文章 编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 1 - 0 0 5 2 0 3 M a l f u n c t i o n An a l y s i s ， El i mi n a t i o n a nd I mpr o v e me nt o n Di g i t a l Co n t r o l La t h e Hyd r a u l i c S y s t e m CHU Xi a o 一* u P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e f o r S t a f f s ， B e n x i S t e e l g r o u p ， B e n x i 1 1 7 0 2 2 ，C h i n a Ab s t r a c t F o c u s i n g o n t h e a c t u a l i n s t a n c e o f fi r s t - o r d e r d i g i t a l c o n t r o l l a t h e h y d r a u l i c s y s t e m ma l f u n c t i o n a n a l y s i s ， e l i mi n a t i o n a n d i mp r o v e me n t ， t h e me tho d o n t r o u b l e a s s a y a n d e x c l u s i o n i s d e t a i l e d e l a b o r a t e d ， t h i s a r t i c l e a l s o p r o v i d e s f a v o r a b l e r e f e r e n c e ma t e r i a l f o r t h e e n g i n e e ri n g t e c h n i c i a n s wh o w o r k s o n o t h e r r e l a t i v e h y d r a u l i c s y s t e m． Ke y Wo r d s d i gi t a l c o n t r o l ；c h u c k ；a n t i i n t e r f e r e n c e ；h y d r a u l i c c y l i n d e r 0 引 吾 数控车床是 目前应用越来越广泛的一种高精度 、 高效率的 自动化机床 。 它具有广泛的加工性能 ， 并可在 复杂零件的批量生产中发挥 良好的经济效果。若液压 系统发生故障将严重影响数控车床的正常工作 ， 因此， 高效率地分析 和排 除液压 系统 的故 障就显 得尤为重 要。我公 司有一台由普通车床经过技术改造而成的数 控车床， 其卡盘的夹紧与放松 ， 卡盘夹紧力的高低压转 换 ， 回转刀架的夹紧和松开 ， 刀架刀盘的正反转 ， 尾座 套筒的伸出与缩 回都是 由相应的液压传动系统实现 的。 1 问题 引入 该数控车床是卧式车床，该车床的操作者陈述其 故障症状是卡盘夹紧和松开不能正常动作，主要表现 在夹 紧无力 或力 量不 够 ， 当操 作者 为 了提 高生 产效 率 。 节省生产时间 ，使该系统 的主工作泵所带动的其他支 路和卡盘支路同时动作时，卡盘的夹紧无力或松开的 不 动作就尤 为 明显 。 收稿 日期 2 0 l O 加7 - o 8 作者简介 初晓旭 1 9 7 3 一 ， 女 ， 大学学历 ， 毕业于东北大学辽宁分校设 备 检测与故障诊断专业 ， 现从事机械液压学科教学和液压传动与控制的科 学研究。 5 2 2 故 障分析排除与改进 2 ． 1 分析 液压 系统原 理图 遇到液压系统故障的问题后 ，应首先对该液压系 统的原理图进行详细的分析。该数控车床的液压系统 原理 图 ， 如 图 1 所 示 。 图 1 数 控 车床 的液 压 系 统 原理 图 经过分析和与操作者沟通 ，初步断定该数控车床 卡盘的工作原理如下 1 当电磁铁 3 Y A断电、 2 Y A断电时， 卡盘夹紧。 此 时 进 油路 为 油箱一 过滤器_ 变量叶片泵_ 单 向 阀一 减 压 阀 6 二位 四通 换 向阀 2 左位 叶 二位 四通 换向阀 1 左位 一液压缸有杆腔。 回油路为 液压缸无杆腔 二位 四通换 向阀 1 左 位 一油箱。 卡盘夹 紧时的工作预紧力大小通过减压 阀 6来调 整 ， 并由压力表 l 2显示 。 2 当电磁铁 3 Y A通 电 、 2 Y A断 电时 ， 卡盘 夹紧 。 此时 进 油路 为 油箱一 过滤器一 变量 叶片泵一 单 向 阀一 减压 阀 7 一 二位 四通换 向阀 2 右 位 一 二 位 四通 换 向阀 1 左 位 一 液压 缸有 杆 腔 。 回油路 为 液压 缸 无 杆 腔一 二 位 四通 换 向 阀 1 左 位 一 油箱 。 卡盘夹紧时的工作预紧力大小通过减压 阀 7来调 整 ， 并 由压 力表 1 2显 示 。 其中 A和 B两种工作状态转换可实现卡盘夹紧力 的高低压转换 ， 分别实现不同大小 的夹紧力 。 3 当电磁铁 3 Y A断电 、 2 Y A通 电时 ， 卡盘松 开。 此时 进 油路为 油箱_ 过滤器_ 变量 叶片泵 单 向 阀一 减压 阀 6 一 二 位 四通 换 向阀 2 左 位 一 二位 四通 换 向阀 1 右位 一 液压 缸无 杆 腔 。 回油路 为 液 压 缸 有杆 腔 一 二 位 四通 换 向 阀 1 右 位 一油箱。 2 - 2分析故障原 因 根据 以往对各种液压元件原理的掌握 和对其他相 关液压系统的了解 ， 经分析 ， 初步断定造成卡盘夹 紧和 松开动作不正常的故障原因可能有如下几种 系统压 力不足 、 泄漏 、 液压泵不供油或供 油流量不足 、 液压缸 堵塞或卡死 、 磨损或密封圈损坏 、 液压 阀故 障 、 卡盘支 路某处的堵塞或卡盘支路夹紧力不够等。 2 ． 3分析查 找故 障点 并处 理故 障 为 了尽快地查找 出液压系统故障 的引发原 因 ， 并 且能够高效率地排除系统故障 ，首先必须针对该 系统 设定出合理的故障检测次序。一般来说 ， 确定液压系统 故障的检测次序一般有两个基本和常用原则 一是根 据故障发生原因的可能性大小来排序 ；二是根据液压 元件或部件 的拆卸或装配的难易程度来排序。 经过 对 该 系统 的 液压 系 统原 理 图 分 析 ，认 为最 可 能引 起该 故 障 的原 因是 在 卡 盘 支路 的 减压 阀前 ，没 有 安 装 单 向 阀。该 处 设立 单 向阀 的主 要 作用 是 当 主油 路 压力低于减压 阀 6或 7的调定值时 ，防止卡盘液压缸 的压力受其干扰 ， 起短时保压作用 。若此处不安装单 向 阀 ． 则可能出现 的情况是 当其他 支路有动作时 ， 经常 使得卡盘支路 的油液倒流 回其他支路 ，致使卡盘支路 的液压缸无法动作或压力不够。 Hy d r a u l i c s Pn e uma t i c s＆ S e a l s ／ No． 1 1 ． 2 01 0 经过上述分析 ，在减压阀 6和 7的人 口处各加装 了一个 普 通单 向 阀 ， 用 以起 到 防 止油 液倒 流 的作用 改 进后 的液压 系统 工作 原理 如 图 2所示 。 图 2经 过 改 进 的 } 硬雎 系 统原 理 圈 但是经过上述技术改进 的液压 系统并没有完全解 决卡盘动作无力的故 障现象 ，这就说 明整个液压系统 或卡盘支路还有 尚未排除的故障也会导致卡盘支路动 作 无力 。 经过分析 ， 决定按下列步骤设定检测次序 1 检查 变量 叶片泵 的供油 是否 正常 。 该 系统的变量 叶片泵共 要带 动 四个不 同支路工 作 ， 因此 ， 若要检查泵 的供油是否正常 ， 最简单 的方法 就是查看其它三个支路 的工作是否正常 ，若其它三个 支路能正常工作 ， 则说明从油箱到泵的出油 口这段 ， 包 括 泵 侧 的溢 流 阀 和 泵 后 的 单 向 阀都 是 没 有 问题 的 。 按下尾座套筒 、回转刀架的运动按钮 ，若其运动不正 常 ， 则进行第 2步 ， 若第 2步检查没有 问题 ， 则依次检 查过滤器 、 吸油管是否堵 塞 、 泵是否损 坏 ； 若 以上几项 都没有问题 ， 检查泵站压力 ， 具体可参考如下做法 把减压 阀 6拆除 ， 代之 以相 同型号的油管连接 ， 并 把 二位 四通 电磁换 向阀 3的 电磁 铁 3 Y A通 电 ，查看 泵 出 口处 压 力 表 l 4的读 数 是 否 能 达 到 设 定 值 。如 果 不 能， 做下列检查 1 压 力表 开关 是 否打开 了 ， 压力 表是 否损 坏 。 2 液压泵 1 5压力调节弹簧是否过松。 3 是 否有 严重 的内泄漏 。 4 该数控车床 的液压 系统图上泵旁边溢流阀的开 启 压 力是 否调 定 的过 低 或该 溢 流 阀是 否 因为 其他 原 因 不能 正常 工作 。 将泵压力调高 ， 再控制换 向阀换 向， 卡盘液压缸就 应动作 ，如果卡盘的运动满足工作要求 ，故障就排除 了 ； 如果卡盘的运动不能满足要求 ， 则需修理或更换液 压泵或溢流阀 如果在泵压力值调高后 ， 卡盘液压缸仍 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 0年 第l 1期 不能动作， 则进行进一步检查。 经 查看 ， 尾 座 和 回转 刀架 的运 动 正常 ， 故 可排 除泵 站造成故障的因素， 接下来进行第 3 步。 2 检查油箱 的油位 ， 观察油位是否已经低至最低 油 位 ， 吸 油 管 、 过滤 器 有 没有 露 出油面 ， 回油 管 有 没有 高出油 面导致有 空气混入 油箱 。 3 查 看 系统 管 道 、 接 头 和各 元 件 处 是 否 有 外 泄 漏 ； 经 查 看 ， 并没 有 看 到管 道 、 接 头 和各 元 件 处 有 明显 的外 泄漏 。 4 手动 操纵 二 位 四通换 向阀 2 电磁 阀通 过 电磁 铁手 动按钮推 动 ，如 果 阀芯不 动作 ，说 明是换 向 阀 2 出了故障 ； 如果换向阀可以换向， 且出现故障的卡盘液 压缸动作了， 就说明是 电磁阀 2的电气线路出了故障， 致使卡盘液压缸不动作 ；经检查二位四通换 向阀 2阀 芯动作正常 ， 但卡盘液压缸仍不动作 ， 则用相同方法来 进行对方向控制阀 l 的检查。 经检查方 向控制阀 1阀芯动作正常 ，但卡盘液压 缸仍 不动作 ， 则进行第 5步 的检查 。 5 操 纵 相对 应 的 电磁换 向阀 1和 2 ， 使 得 卡盘 液 压缸运动到行程终端 ， 但并不换向， 此时观察压力表 1 2 的读数 ， 以检测减压阀 6和 7能否达到正常工作压力 ； 经查看 ， 减压阀 6和 7都正常无误 ； 然后进行下一步检 查 。 6 调节 减压 阀 8 ， 若套筒 液 压缸 动作 了 ， 说 明是减 压阀堵塞或调节不当致使套简液压缸不动作的；经检 查， 基本排除减压阀造成故障的因素 ， 然后进行下一步 的检查 。 7 将卡盘液压缸 的入口处加装压力表 ， 并查看该 压力表的读数。如果读数与压力表 1 2读数不接近 ， 说 明相对应一侧管路有堵塞处 如果接近 ，说明没有堵 塞 ； 然后在把加装的压力表移到液压缸 的另一侧 ， 查看 另外一侧的管路有无堵塞处 ； 经查看 ， 液压缸两侧管路 都没有堵死 ， 故还需进行下一步检查 。 上述工作做完后 ． 仍没有排除故障， 那么可能的故 障就是出现在液压缸了。但是不能急于拆卸液压缸 ， 首 先把二位 四通换向阀打开到左位或右位 ，启动液压泵 一 段时间以后 ， 仔细摸一摸整个缸壁 ， 看看是否有局部 发热现象。如果活塞处密封损坏了， 缸内出现了较为严 重 的 内泄漏 ， 就 会有 油 液从 高压缸 漏 至低 压缸 ， 油液从 狭窄的缝隙流过时 ， 液压能转变成热能致使缸壁发热 ； 经过一段时间的仔细摸缸壁 ， 发现有局部热点， 说 明卡 盘液压缸确实出现了内泄漏 ，经拆除和更换 了合适种 类和型号的密封 圈， 把缸 内的故障排除， 进行试车 ， 该 数控车床液压系统的故障当即排除。 3 总结 语 液压系统的故障具有难诊断 、 易处理的特点 ， 所 以 我们在做液压系统故障的分析时切不可粗心大意。诊 断液压系统故障时 ，须正确掌握液压元件和液压系统 的原理、 结构与功能。诊断时 ， 要遵守由表及里 减少盲 目拆卸 、 先易后难的原则 。 层层深入 ， 直至最终找出故 障的最根本原因。在提出各种可能的原因时 ， 应注意两 个问题 一是不要忘记列入有关电气元件 如 电磁阀 、 压力继电器等 故障的可能性 ， 并 首先排除； 二是在分 析关键部位之前 ， 应判明相关的外围条件 环境 是否 正常。采用逻辑诊断法 ， 很适合处理液压设备上的一些 问题 ， 既能保证诊 断工作有条不紊地进行 ， 提高效率与 准确性 ， 又能提高维修人员的思维能力与工作方法。 参 考 文 献 [ 1 1 铁 生． 液 压系 统使 用 与维 修[ M 】 ． 香港 香港 文 汇 出版社， 2 00 6． [ 2 】 王积伟 ， 等． 液压传动【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 3 】3 马振福． 液气压传动与控制【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 『 4 ] 左 健 民． 液 压 与气 压 传 动【 M】 ． 北京 机 械 工 业 出 版社 ， 2 0 0 6 ． 『 5 】 姜继海 ， 等． 液压与气压传动【 M】 ．北 京 高等教育出版社， 2 0 0 2 ． f 6 1 黄迷梅． 液压气动密封与泄漏防治 f M】 ． 北京． 机械工业 出版 社 ，2 0 0 3 ． [ 7 】 袁子 荣． 液气 压传 动 与控 制 【 M】 ． 重庆 重 庆大 学 出版社， 2 00 2 一一 - 卜 - - 一 一 一- - _ 一 - 一 ～ 华德液压通过全国机械工业质量奖现场评审 2 0 1 0年 9月 1 4日至 1 7日， 全 国机械工业 质量 奖评 审委 员会 的 四位专 家莅 临北京 华德 液压集 团工业 有 限责任公司， 进行全国机械工业质量奖现场审核。在评审过程中， 评审专家和华德领导及各部门负责人进行 了充分的交流和积极的沟通 ， 评审组专家对华德给予了高度的评价 ， 建议推荐北京华德液压集团工业有限责 任公司为全国机械工业质量奖称号 ， 并报全国机械工业质量奖评审委员会审定。 总经理杜旭东衷心感谢评审专家四天来的现场指导和辛勤付出， 并表示要认真依据 卓越绩效评价标 准 ， 结合企业实际情况 ， 发扬 自身优势 ， 改进 自身弱项 ， 不断提升公 司经营管理水平 ， 增强企业核心竞争力 ， 以实 现 “ 建设 中国最 高水 平的液压 工业 基地 ” 的宏伟 目标 。