張正君

摘 要：數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，有著非常復(fù)雜的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可能會發(fā)生各種各樣的故障，究其原因也復(fù)雜多變，加大了故障排除的困難性。因此本文旨在研究數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的故障，從而提高數(shù)控機(jī)床的運行效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；液壓系統(tǒng)；故障及診斷

1 前言

近些年來，隨著科技的飛速發(fā)展，我國在電子計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著的成果，也帶動了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的自動化程度和精度越來越高，液壓技術(shù)也被廣泛地運用。機(jī)械設(shè)備運行控制核心即是液壓傳動系統(tǒng)，此系統(tǒng)的各組成部分共同完成機(jī)械能與壓力能之間的相互轉(zhuǎn)換。數(shù)控車床、磨床等自動化設(shè)備都依賴于液壓傳動系統(tǒng)良好的運行控制性能。但當(dāng)液壓系統(tǒng)長時間運行，負(fù)荷不斷加大，故障發(fā)生的頻率也隨之增加，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運作和生產(chǎn)效率，因此如何做好液壓系統(tǒng)的故障診斷尤為重要。

作為機(jī)電一體化設(shè)備，數(shù)控機(jī)床包含了機(jī)械、電氣儀表等部分，其中液壓系統(tǒng)是其重中之重，數(shù)控機(jī)床的主軸箱平衡、齒輪變檔、自動換刀等均是通過液壓系統(tǒng)來完成。液壓系統(tǒng)對工件的品質(zhì)起著關(guān)鍵作用，直接影響著機(jī)床的工序能力指數(shù)高低。一旦發(fā)生液壓系統(tǒng)無法自動控制，導(dǎo)致工作機(jī)構(gòu)無法連續(xù)運作，會大幅增加工件廢品數(shù)量，且極大的影響了工件的精度和質(zhì)量，此外由于夾緊力的降低將導(dǎo)致刀具的損傷，氣體腐蝕會破壞機(jī)床部件等。

2 故障

2.1 噪聲與振動

機(jī)械制造設(shè)備較易發(fā)生噪聲和振動的故障，但對于數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)若發(fā)生這種故障，將會嚴(yán)重影響機(jī)床的運作。設(shè)備的振動會加快機(jī)床零部件的變形失效，設(shè)備的噪聲會直接影響到系統(tǒng)的性能并縮短工件的使用壽命。在實際運行中噪聲和振動通常是相伴而生的，這也加大了機(jī)床維修人員的工作難度。至今，圍繞著數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的噪聲和振動問題依然是眾學(xué)者關(guān)注的重要研究課題。

多種因素都可能導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動與噪聲故障，例如：使用粘度偏高的油液；不恰當(dāng)?shù)囊簤涸O(shè)備安裝方式；由于閥口關(guān)閉的突發(fā)性以及運行部件被突然控制運行、減慢速度甚至直接停止導(dǎo)致液壓沖擊現(xiàn)象；過濾網(wǎng)被污染的油液堵塞導(dǎo)致油泵采油、回油量減少并混雜空氣；系統(tǒng)設(shè)備連接零部件的松動等等。由此可見，要想減少系統(tǒng)振動與噪聲的發(fā)生概率，應(yīng)著重從保證油液質(zhì)量、液壓設(shè)備正確安裝、定期維護(hù)設(shè)備連接處零部件、使用低噪音的液壓元件等方面入手。

2.2 機(jī)床液壓油污染

液壓系統(tǒng)故障中由于油液污染而導(dǎo)致的占比達(dá)到75%以上。由于液壓系統(tǒng)是開式油路，機(jī)床在運作中會逐漸產(chǎn)生鐵屑等雜質(zhì)，油液中一旦摻雜水分以及雜質(zhì)后，會導(dǎo)致元件的生銹、磨損和卡死，極大的增加了故障發(fā)生頻率。當(dāng)油液污染程度較高時，油箱中的過濾網(wǎng)被堵塞，導(dǎo)致油泵無法正常的吸油和回油，壓力、流量傳感器接收到不正常信號，機(jī)床會發(fā)生報警，液壓缸因此會減慢運作速度，使得機(jī)床報警時間過長或運動部件操作不到位，從而引發(fā)故障。

2.3 機(jī)床液壓油泄漏

對于機(jī)床維修人員來說，液壓油泄漏引發(fā)的故障比之其他故障較易處理，維修人員通過對設(shè)備的外觀檢查即可發(fā)現(xiàn)泄漏部分。油液的泄漏會污染環(huán)境、增加成本、降低設(shè)備運行效率甚至磨損機(jī)床部件，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的原因是設(shè)備長期運行過程中密封件、元件的破損老化，導(dǎo)致零部件間隙較大。此外，油管連接處也易發(fā)生泄漏，油液加注過高亦會發(fā)生泄漏。

3 診斷流程

制定一套完善的故障診斷流程對任何故障的判斷均適用。設(shè)備維修人員必須按照標(biāo)準(zhǔn)診斷流程，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、故障部位診斷、原因分析等環(huán)節(jié)來科學(xué)地判斷分析，并做好數(shù)據(jù)記錄整理，由此提高診斷的正確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，并把握好系統(tǒng)故障規(guī)律防患于未然。

3.1 現(xiàn)場檢查

液壓系統(tǒng)的正常高效運行離不開穩(wěn)定的運行環(huán)境。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)從現(xiàn)場工作溫度、工作條件兩方面對工作環(huán)境及時排查，從而提高故障的判斷效率和預(yù)測能力。利用測溫技術(shù)來進(jìn)行溫度檢查，為故障發(fā)生原因提供診斷依據(jù)；對設(shè)備控制中心、操作系統(tǒng)等檢查來確保液壓系統(tǒng)工作條件的可靠性。

3.2 區(qū)域判斷

在現(xiàn)場全面調(diào)查后，維修人員應(yīng)對故障發(fā)生區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。液壓傳動系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜，這就要求維修人員應(yīng)充分考慮傳動系統(tǒng)每一部分，逐一排查。在現(xiàn)實操作中，維修人員往往忽視液壓油污染的問題，而將故障單純的歸因于系統(tǒng)元件上，這是專業(yè)維修人員應(yīng)注意的問題。

3.3 故障分析

故障的區(qū)域判斷只是診斷流程的起步，整個診斷流程中的關(guān)鍵是故障的分析。維修人員應(yīng)綜合了解液壓傳動系統(tǒng)故障發(fā)生的時間、發(fā)生的現(xiàn)象、發(fā)生的位置等信息，便于快速進(jìn)行故障分析判斷，并為后續(xù)維護(hù)工作提供參考。例如：在對液壓控制閥的故障分析中，要求維修人員逐一分析系統(tǒng)中涉及的溢流閥、減壓閥、順序閥等每一種閥故障處理辦法。

3.4 信息歸檔

診斷流程的后期工作是要對現(xiàn)場故障檢查、分析所記錄的數(shù)據(jù)資料諸如故障發(fā)生現(xiàn)象、發(fā)生的原因、產(chǎn)生的不良影響、實際檢測方法、最終處理方案等進(jìn)行整理歸檔，以備后續(xù)參考，從而提高維護(hù)人員的故障診斷速率和技能。

4 結(jié)論

液壓技術(shù)的突破和發(fā)展，使得液壓設(shè)備被越來越廣泛地使用。但因液壓系統(tǒng)工作環(huán)境的封閉性，安裝的復(fù)雜性，故障無法從外觀檢查等，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率較高，且一旦發(fā)生故障，診斷難度大，診斷的失誤輕則暫時影響正常運作，重則停機(jī)停產(chǎn)。因此深入探索液壓系統(tǒng)故障發(fā)生規(guī)律以及常見原因，日常定期進(jìn)行設(shè)備的檢查和維護(hù)，當(dāng)故障發(fā)生后嚴(yán)格按照故障診斷流程操作，加強(qiáng)維護(hù)人員技術(shù)水平等，將很大程度上降低故障發(fā)生頻率，提高診斷效率。

參考文獻(xiàn)

[1]周汝勝，焦宗夏，王少萍.液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)械工程學(xué)報，2006，42（9）：6-14.

[2]胡增榮.液壓系統(tǒng)故障分析及處理[J].液壓氣動與密封，2011，31（8）：6-8.

（作者單位：雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院）