數控機床液壓與氣壓系統引發的故障及診斷技術

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控機床上與氣壓傳動在PCB數控機床上的應用，分析歸納了液壓系統引發的數控機床故障與氣壓系統引發的PCB數控機床故障，介紹了現場診斷技術中確定故障檢測次序的原則。

關鍵詞：數控機床 PCB數控機床 液壓系統 氣壓系統 故障 診斷

1 概述

隨著我國數控加工技術的不斷發展成熟，機床設備也越來越朝著自動化和智能化方向發展，其精度也越來越高。而現代機床在實現整機的自動化過程中，除了數控系統，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。無論是對一般數控機床還是對PCB數控機床而言，液壓和氣壓傳動都能實現有效地傳動與控制。

2 液壓系統常見故障特征及現象

2.1 系統壓力值超出正常范圍

當液壓系統壓力值超出正常范圍時，常會出現：

①系統工作壓力無法建立；

②系統工作壓力無法達到預先調定值；

③系統壓力或控制動作壓力不穩定。

2.2 流量異常（速度異常）

當液壓傳動系統出現流量異常時，主要表現為：

①系統執行機構的運動速度無法調節至額定范圍內；

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

③系統速度轉換出現異常。

2.3 產生液壓沖擊

當產生液壓沖擊時，常會出現以下幾種故障現象：

①系統出現劇烈振動并伴隨噪聲；

②系統的測量儀表出現損壞，導致測量失準；

③液壓系統管路出現破裂；

④液壓系統連接件松動等。

2.4 系統振動以及噪音過大

液壓系統噪音過大或振動過多常會表現為：

①噪音值和振動幅度值均超出正常范圍；

②產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行元件、管路系統和系統各元件。

2.5 液壓系統油溫過高

系統油液溫度過高時多表現為：

①各液壓件因溫度過高出現明顯發熱現象；

②油溫高出正常范圍；

③油液粘度明顯下降；

2.6 液壓系統出現泄漏

液壓系統的泄露主要分為內泄漏和外泄漏兩種，其故障現象多表現為：

①系統壓力值無法調高；

②系統執行機構速度不穩定；

③液壓系統溫度過高；

④壓力閥出現噪音和振動；

⑤系統控制元器件失效；

⑥系統出現溢油現象，造成環境污染。

2.7 液壓缸出現爬行

當液壓缸出現爬行問題時，低速時常以跳躍方式進行，出現時走時?，F象。

2.8 液壓卡緊

當出現液壓卡緊問題時常表現為：

液壓系統滑閥卡緊，運動件運動失靈。

2.9 氣穴現象

液壓系統氣穴現象主要表現為：

液壓系統出現壓力波動，油液泡沫化同時伴隨噪音和振動，導致系統壓力和速度出現異常。

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

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

②HwinD626型數控鉆床是三坐標連續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來完成驅動。氣壓系統通過空壓機來供氣，并由數控系統的PLC來控制各電磁閥電磁鐵的動作。

3 數控機床液壓系統和PCB數控鉆床氣壓系統引發的故障

①綜合數控車、銑加工中心等數控機床，液壓傳動系統的主要驅動對象有卡盤、回轉刀架、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、液壓驅動機械手和主軸的松刀液壓缸等；數控機床液壓系統引發的故障有：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。

②三坐標連續控制專門加工線路板的數控鉆床的加工，而氣壓傳動系統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、氣壓驅動機械手氣壓缸的驅動等；PCB數控鉆床氣壓系統引發的故障有：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；看加工產品質量等。

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生變質；聞橡膠件是否有過熱而出現的特殊氣味等。

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

⑥問：主要是詢問設備運行、保養、調試、維修、更換及曾經發生故障情況；詢問本次故障前的異?，F象等。

4.2 儀器專項檢查。

4.3 綜合確診。

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