數控機床液壓系統故障分析

蔣祖信

（四川機電職業技術學院，四川 攀枝花 617000）

科學技術的進步，推動了機械制造業的發展，尤其是數控機床液壓系統的應用。液壓系統作為數控機床的重要組成部分，其故障維修與保養直接影響著數控機床的安全、穩定運行。如果液壓系統故障處理不及時，保養工作不到位，必然會加大故障發生率，甚至降低數控機床液壓系統的使用壽命。當前，液壓系統在數控機床中的應用越來越普遍，因此，對數控機床液壓系統故障進行分析，研究故障解決措施，加強液壓系統保養，對機械制造業的發展起著重要作用。

1 數控機床液壓系統原理及故障種類分析

1.1 數控機床液壓系統原理

數控機床液壓系統原理：密封容器中的工作介質（液體），借助壓力泵完成能量轉換與動力傳送。動力傳送與普通齒輪、鏈條等傳動模式基本一致，但液壓系統傳動介質是液體，與機械傳動不同。主要傳動元件分為動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件以及工作介質等。（1）動力元件，作用是將工作介質用原動機的機械能，轉換成液壓能。（2）執行元件，是把液體的液壓能轉換成機械能。（3）控制元件，作用是根據需要無極變速的調節液壓機的速度。（4）輔助元件，作用主要是保護和檢測液壓系統。（5）工作介質，作用是將液壓能轉換成機械能。

1.2 振動、噪聲故障

數控機床液壓系統的常見故障就是振動、噪聲。液壓系統振動會造成螺釘松動，或者是管接頭脫落等，使液壓系統中的部件之間位置發生偏移，影響液壓元件應用年限，發生液壓系統漏油問題，直接影響液壓系統的順利運行。而噪聲既影響人類的身心健康，分散注意力，嚴重時還會引發工傷事故。液壓系統運行時，常常會伴有振動、噪聲，且振動與噪聲形成的原因比較復雜，是維修工作人員最棘手的問題之一。根據數控機床液壓系統實際運行情況分析，振動、噪聲形成的原因是機械振動、流體振動等。其中機械振動，是因回轉零件失去平衡性，而產生振動和噪聲，電動機工作引發的振動和噪聲，聯軸器工作產生的振動和噪聲，以及液壓系統內部元件工作時產生的振動和噪聲；而流體運動，是液壓泵內的流量脈動產生流體振動，或是液壓泵產生壓力波動，引發振動和噪聲，同時液壓沖擊，也會引發振動與噪聲。另外，液壓系統制造生產不規范，也會產生振動與噪聲，原因是液壓元件精度不規范，電機軸與泵軸同軸度存在明顯誤差等。

1.3 液壓系統爬行故障

爬行主要指液壓系統工作狀態下，系統元件低速運轉不流暢，斷斷續續。而液壓系統爬行故障直接影響加工零件的加工精度與表面粗糙度，甚至造成刀具破損，影響數控機床的正常運行。爬行故障產生的原因比較多，例如驅動剛性不足，液壓系統元件間位置不對，控制閥失靈等，這些都會引發液壓系統爬行故障，通過對故障原因分析，總結如下。

（1）因排油管距離比較近，油箱出現內吸油，造成排油飛濺，而附著于空氣。（2）油箱油面未達標，低于油量標準，導致吸油力低。（3）密封性不良，液壓系統內進入空氣。（4）液壓閥操作不暢。（5）蓄能器壓力波動幅度大。

1.4 液壓系統沖擊故障

液壓沖擊主要指液壓系統內，液壓油的流動方向發生變化，或者是停止運動，從而系統內就會產生較大的壓力峰值。液壓沖擊直接影響數控機床運行的安全性與可靠性，甚至還會產生噪聲與振動，造成液壓油溫快速上升，引發液壓元件松動。當前，液壓沖擊形成的原因：液壓管路中流動液體，因為液壓閥與執行元件等方向突然改變或關閉，造成瞬時壓力值突增。例如，某數控機床液壓系統快退時，先向工件沖再進行快退動作，其部分工作原理如圖1所示。

圖1 液壓系統工作原理圖

系統是進口節流調速，液壓泵是定量泵，三位四通換向閥3的中位機能為Y型。工作原理：在液壓缸6快退過程中，二位二通閥4和三位四通電動換向閥3需同時換向，但因三位四通電動換向閥3存在滯后性，造成在二位二通閥4接通的瞬間部分壓力油進入液壓缸工作腔，使液壓缸6出現前沖現象。

2 數控機床液壓系統故障解決措施

2.1 振動、造成解決措施

數控機床液壓系統產生的振動、噪聲，直接影響著數控機床的順利應用。但是液壓系統振動、噪聲故障原因比較復雜，有的是因為液壓元件精度不規范，密封性不達標，出現漏氣問題。一旦液壓元件存在雜質，就會影響元件的正常運行。因為磨損，液壓系統元件之間的位置就會發生變化，受壓力影響而產生波動，形成噪聲；還有原因是發動機與液壓泵連接出現松動，相互碰撞產生噪聲等。因此，要選擇低噪聲液壓元件，用較高額定壓力新型葉片泵替換柱塞泵，選擇比例閥來有效調整液壓系統壓力，實現流量的控制，降低液壓泵應用數量，控制振源，減小噪聲；液壓系統內設置蓄能器，或者是設置消振器與濾波器，優化液壓設備安裝流程，合理安裝液壓泵，避免液壓發生沖擊，針對液壓元件問題，要及時的進行修復與更換。

2.2 液壓系統爬行故障解決措施

因為液壓系統產生爬行故障的原因是復雜的，所以要針對某一故障選擇相應解決措施。液壓系統長時間運行，必然會造成元件損傷，所以要及時的修復與更換液壓系統元件，規避因液壓元件問題而引發爬行故障。此外，對于驅動性差引發的爬行問題，要嚴格依據加工精度標準要求進行加工，對液壓系統的各個環節開展嚴格檢查，同時液壓系統內要設置一些閥門，以滿足液壓系統對油液的需求，系統內還要設置排氣閥，或建立放氣閥，以規避液壓系統產生真空問題。

2.3 液壓系統沖擊故障解決措施

為能緩解或是規避液壓系統沖擊故障，通常要減慢速度，降低沖擊波距離，以避免發生液壓系統沖擊。目前，主要采用的解決措施是以下幾點。（1）降低先導閥與換向閥制動時的錐斜角，或者是加大制動的錐長度。（2）及時修復、更滑損傷的元部件，把工作壓力控制在合理范圍之內。（3）液壓缸的端部應設置緩沖設備，或者是建立背壓閥。（4）選擇具有高穩定性的節流閥。

3 數控機床液壓系統保養方法

機械設備保養，利于加強機械設備運行穩定性與安全性，延長機械設備應用年限。數控機床液壓系統也是如此，液壓系統保養工作主要分為日檢、周檢、月檢、季檢、半年檢、年檢等。

（1）日檢。液壓系統日常檢查內容，主要是氣壓系統檢查、冷卻系統檢查以及主軸潤滑系統檢查等。結合各系統相應標準，檢查其實際運行狀況是否滿足標準要求。例如主軸潤滑系統檢查時，電源燈處于明亮狀態時，則表明油壓泵符合標準要求，若是電源燈熄滅，則要及時切斷電源，停止主軸工作，并通知工程師進行檢查與維修。（2）周檢。檢查的內容主要是主軸潤滑系統檢查與機床液壓系統零部件檢查，且每周必須對這些內容進行認真檢查，以及時發現、解決問題，清理雜質，保持外部干凈。（3）月檢。檢查內容是空氣干燥器和電源等，檢查干燥器時要拆卸，內部清洗干凈后，再重新裝配。電源檢查時，通過電源電壓實際情況與規定要求的對比，檢查其是否有問題。一旦電源電壓超過220V，或者是頻率不是50Hz，則表明電源存在異常問題，需要進一步檢查、維修，從而恢復正常電壓。（4）季檢。季度檢查內容分為主軸潤滑系統和液壓系統以及數控機床自身。檢查數控機床自身時，要檢查數控機床的準確度是否在標準要求范圍之內，若是不符合手冊要求，要通知工程師，對數控機床完成調整和維修。如果檢查液壓系統或者是主軸潤滑系統時發現異常問題，應及時換油，并清洗有關元件。（5）半年檢。主要負責檢查主軸潤滑系統和液壓系統，及時更換新油，進行雜質清洗。

4 結語

隨著液壓系統在數控機床中的普遍應用，液壓系統故障越來越突出。所以，分析液壓系統故障，尋找原因，并及時維修，加強保養，十分關鍵。對此，數控機床工作人員要展開全面化的液壓系統故障分析，應用合理、有效的解決措施，加大數控機床液壓系統保養資金投入，為數控機床正常運行提供后續保障。

[1]文鑫,許峰,劉保民.數控機床液壓系統常見故障分析及診斷方法[J].民營科技,2016,(04):25.

[2]高平.液壓系統故障診斷與維修典型案例的研究[J].科技創新與應用,2015,(28):138.