數(shù)控機床液壓與氣壓系統(tǒng)引發(fā)的故障及診斷技術

楊海云 王見華 黃貴清 周先保

摘要：分別介紹了液壓傳動在數(shù)控機床上與氣壓傳動在PCB數(shù)控機床上的應用，分析歸納了液壓系統(tǒng)引發(fā)的數(shù)控機床故障與氣壓系統(tǒng)引發(fā)的PCB數(shù)控機床故障，介紹了現(xiàn)場診斷技術中確定故障檢測次序的原則。

關鍵詞：數(shù)控機床 PCB數(shù)控機床 液壓系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng) 故障 診斷

1 概述

隨著我國數(shù)控加工技術的不斷發(fā)展成熟，機床設備也越來越朝著自動化和智能化方向發(fā)展，其精度也越來越高。而現(xiàn)代機床在實現(xiàn)整機的自動化過程中，除了數(shù)控系統(tǒng)，還要配備液壓傳動和氣壓傳動裝置來輔助整機的自動化功能。無論是對一般數(shù)控機床還是對PCB數(shù)控機床而言，液壓和氣壓傳動都能實現(xiàn)有效地傳動與控制。

2 液壓系統(tǒng)常見故障特征及現(xiàn)象

2.1 系統(tǒng)壓力值超出正常范圍

當液壓系統(tǒng)壓力值超出正常范圍時，常會出現(xiàn)：

①系統(tǒng)工作壓力無法建立；

②系統(tǒng)工作壓力無法達到預先調(diào)定值；

③系統(tǒng)壓力或控制動作壓力不穩(wěn)定。

2.2 流量異常（速度異常）

當液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)流量異常時，主要表現(xiàn)為：

①系統(tǒng)執(zhí)行機構的運動速度無法調(diào)節(jié)至額定范圍內(nèi)；

②執(zhí)行動作元器件的動作速度不正常，如高速時出現(xiàn)強烈沖擊，低速時爬行，速度隨負載變化而相應變化；

③系統(tǒng)速度轉(zhuǎn)換出現(xiàn)異常。

2.3 產(chǎn)生液壓沖擊

當產(chǎn)生液壓沖擊時，常會出現(xiàn)以下幾種故障現(xiàn)象：

①系統(tǒng)出現(xiàn)劇烈振動并伴隨噪聲；

②系統(tǒng)的測量儀表出現(xiàn)損壞，導致測量失準；

③液壓系統(tǒng)管路出現(xiàn)破裂；

④液壓系統(tǒng)連接件松動等。

2.4 系統(tǒng)振動以及噪音過大

液壓系統(tǒng)噪音過大或振動過多常會表現(xiàn)為：

①噪音值和振動幅度值均超出正常范圍；

②產(chǎn)生噪聲的部位主要為泵、溢流閥以及回流管的出油口；

③振動幅度較大的部位多為執(zhí)行元件、管路系統(tǒng)和系統(tǒng)各元件。

2.5 液壓系統(tǒng)油溫過高

系統(tǒng)油液溫度過高時多表現(xiàn)為：

①各液壓件因溫度過高出現(xiàn)明顯發(fā)熱現(xiàn)象；

②油溫高出正常范圍；

③油液粘度明顯下降；

2.6 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏

液壓系統(tǒng)的泄露主要分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩種，其故障現(xiàn)象多表現(xiàn)為：

①系統(tǒng)壓力值無法調(diào)高；

②系統(tǒng)執(zhí)行機構速度不穩(wěn)定；

③液壓系統(tǒng)溫度過高；

④壓力閥出現(xiàn)噪音和振動；

⑤系統(tǒng)控制元器件失效；

⑥系統(tǒng)出現(xiàn)溢油現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。

2.7 液壓缸出現(xiàn)爬行

當液壓缸出現(xiàn)爬行問題時，低速時常以跳躍方式進行，出現(xiàn)時走時?，F(xiàn)象。

2.8 液壓卡緊

當出現(xiàn)液壓卡緊問題時常表現(xiàn)為：

液壓系統(tǒng)滑閥卡緊，運動件運動失靈。

2.9 氣穴現(xiàn)象

液壓系統(tǒng)氣穴現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：

液壓系統(tǒng)出現(xiàn)壓力波動，油液泡沫化同時伴隨噪音和振動，導致系統(tǒng)壓力和速度出現(xiàn)異常。

本文僅以數(shù)控機床和PCB數(shù)控鉆床為例，分析和研究了液壓技術在數(shù)控機床中的應用以及氣壓技術在PCB數(shù)控鉆床中的應用。

①MJ-50型數(shù)控車床的床身和導軌采用水平床身傾斜板來布局，主軸驅(qū)動采用交流伺服電動機無機調(diào)速。它實現(xiàn)了兩坐標連續(xù)控制，其液壓驅(qū)動系統(tǒng)主要負責卡盤的夾緊與松開、回轉(zhuǎn)刀架的松開與夾緊以及尾座套筒的伸出與退回等。液壓系統(tǒng)通過變量葉片泵進行供油，而各個電磁閥的動作主要由數(shù)控系統(tǒng)的PLC來控制。

②HwinD626型數(shù)控鉆床是三坐標連續(xù)控制專門加工線路板的鉆床，其Z軸壓力腳、工作臺面的氣墊腳、Spindle主軸夾頭的夾緊與松開、到刀座取刀的機械手等都由氣壓系統(tǒng)來完成驅(qū)動。氣壓系統(tǒng)通過空壓機來供氣，并由數(shù)控系統(tǒng)的PLC來控制各電磁閥電磁鐵的動作。

3 數(shù)控機床液壓系統(tǒng)和PCB數(shù)控鉆床氣壓系統(tǒng)引發(fā)的故障

①綜合數(shù)控車、銑加工中心等數(shù)控機床，液壓傳動系統(tǒng)的主要驅(qū)動對象有卡盤、回轉(zhuǎn)刀架、尾座套筒、靜壓導軌、液壓撥叉變速液壓缸、主軸箱的液壓平衡、液壓驅(qū)動機械手和主軸的松刀液壓缸等；數(shù)控機床液壓系統(tǒng)引發(fā)的故障有：a主軸部件切削振動大。b卡盤卡不緊。c變速液壓缸速度較緩慢。d機械手抓刀無力。

②三坐標連續(xù)控制專門加工線路板的數(shù)控鉆床的加工，而氣壓傳動系統(tǒng)主要控制主軸夾頭的加緊與松開、機械手的取放刀、Z軸壓力腳、氣壓驅(qū)動機械手氣壓缸的驅(qū)動等；PCB數(shù)控鉆床氣壓系統(tǒng)引發(fā)的故障有：a主軸夾頭夾刀不緊甚至掉刀；b機械手取放刀不到位；c機械手抓刀無力。

4 故障診斷的步驟和診斷技術

4.1 初步診斷

初步診斷的方法有：看、聽、摸、聞、閱、問。

液壓系統(tǒng)故障分析步驟

①看：主要是看速度；看壓力；看油液；看泄漏；看振動；看加工產(chǎn)品質(zhì)量等。

②聽：主要是聽噪聲；聽沖擊聲；聽氣蝕和困油的異常聲；聽敲打聲等。

③摸：主要是摸溫升；摸振動；摸爬行；摸連接件的松緊程度等。

④聞：主要是通過聞來判斷油液是否發(fā)生變質(zhì)；聞橡膠件是否有過熱而出現(xiàn)的特殊氣味等。

⑤閱：主要是查閱機械設備檔案記錄，分析曾經(jīng)出現(xiàn)的故障問題和維修記錄；查閱系統(tǒng)的日漸卡和定檢卡；查閱交接班的具體記錄和維修保養(yǎng)情況等。

⑥問：主要是詢問設備運行、保養(yǎng)、調(diào)試、維修、更換及曾經(jīng)發(fā)生故障情況；詢問本次故障前的異?，F(xiàn)象等。

4.2 儀器專項檢查。

4.3 綜合確診。

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