蔣祖信

（四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，尤其是數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的應(yīng)用。液壓系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其故障維修與保養(yǎng)直接影響著數(shù)控機(jī)床的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。如果液壓系統(tǒng)故障處理不及時(shí)，保養(yǎng)工作不到位，必然會(huì)加大故障發(fā)生率，甚至降低數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的使用壽命。當(dāng)前，液壓系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用越來越普遍，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，研究故障解決措施，加強(qiáng)液壓系統(tǒng)保養(yǎng)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起著重要作用。

1 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)原理及故障種類分析

1.1 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)原理

數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)原理：密封容器中的工作介質(zhì)（液體），借助壓力泵完成能量轉(zhuǎn)換與動(dòng)力傳送。動(dòng)力傳送與普通齒輪、鏈條等傳動(dòng)模式基本一致，但液壓系統(tǒng)傳動(dòng)介質(zhì)是液體，與機(jī)械傳動(dòng)不同。主要傳動(dòng)元件分為動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件以及工作介質(zhì)等。（1）動(dòng)力元件，作用是將工作介質(zhì)用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)換成液壓能。（2）執(zhí)行元件，是把液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。（3）控制元件，作用是根據(jù)需要無極變速的調(diào)節(jié)液壓機(jī)的速度。（4）輔助元件，作用主要是保護(hù)和檢測液壓系統(tǒng)。（5）工作介質(zhì)，作用是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

1.2 振動(dòng)、噪聲故障

數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的常見故障就是振動(dòng)、噪聲。液壓系統(tǒng)振動(dòng)會(huì)造成螺釘松動(dòng)，或者是管接頭脫落等，使液壓系統(tǒng)中的部件之間位置發(fā)生偏移，影響液壓元件應(yīng)用年限，發(fā)生液壓系統(tǒng)漏油問題，直接影響液壓系統(tǒng)的順利運(yùn)行。而噪聲既影響人類的身心健康，分散注意力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)工傷事故。液壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，常常會(huì)伴有振動(dòng)、噪聲，且振動(dòng)與噪聲形成的原因比較復(fù)雜，是維修工作人員最棘手的問題之一。根據(jù)數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況分析，振動(dòng)、噪聲形成的原因是機(jī)械振動(dòng)、流體振動(dòng)等。其中機(jī)械振動(dòng)，是因回轉(zhuǎn)零件失去平衡性，而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，電動(dòng)機(jī)工作引發(fā)的振動(dòng)和噪聲，聯(lián)軸器工作產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，以及液壓系統(tǒng)內(nèi)部元件工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲；而流體運(yùn)動(dòng)，是液壓泵內(nèi)的流量脈動(dòng)產(chǎn)生流體振動(dòng)，或是液壓泵產(chǎn)生壓力波動(dòng)，引發(fā)振動(dòng)和噪聲，同時(shí)液壓沖擊，也會(huì)引發(fā)振動(dòng)與噪聲。另外，液壓系統(tǒng)制造生產(chǎn)不規(guī)范，也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，原因是液壓元件精度不規(guī)范，電機(jī)軸與泵軸同軸度存在明顯誤差等。

1.3 液壓系統(tǒng)爬行故障

爬行主要指液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)元件低速運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢，斷斷續(xù)續(xù)。而液壓系統(tǒng)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(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。爬行故障產(chǎn)生的原因比較多，例如驅(qū)動(dòng)剛性不足，液壓系統(tǒng)元件間位置不對(duì)，控制閥失靈等，這些都會(huì)引發(fā)液壓系統(tǒng)爬行故障，通過對(duì)故障原因分析，總結(jié)如下。

（1）因排油管距離比較近，油箱出現(xiàn)內(nèi)吸油，造成排油飛濺，而附著于空氣。（2）油箱油面未達(dá)標(biāo)，低于油量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致吸油力低。（3）密封性不良，液壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入空氣。（4）液壓閥操作不暢。（5）蓄能器壓力波動(dòng)幅度大。

1.4 液壓系統(tǒng)沖擊故障

液壓沖擊主要指液壓系統(tǒng)內(nèi)，液壓油的流動(dòng)方向發(fā)生變化，或者是停止運(yùn)動(dòng)，從而系統(tǒng)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生較大的壓力峰值。液壓沖擊直接影響數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的安全性與可靠性，甚至還會(huì)產(chǎn)生噪聲與振動(dòng)，造成液壓油溫快速上升，引發(fā)液壓元件松動(dòng)。當(dāng)前，液壓沖擊形成的原因：液壓管路中流動(dòng)液體，因?yàn)橐簤洪y與執(zhí)行元件等方向突然改變或關(guān)閉，造成瞬時(shí)壓力值突增。例如，某數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)快退時(shí)，先向工件沖再進(jìn)行快退動(dòng)作，其部分工作原理如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)工作原理圖

系統(tǒng)是進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，液壓泵是定量泵，三位四通換向閥3的中位機(jī)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(dòng)換向閥3需同時(shí)換向，但因三位四通電動(dòng)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(jìn)入液壓缸工作腔，使液壓缸6出現(xiàn)前沖現(xiàn)象。

2 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)故障解決措施

2.1 振動(dòng)、造成解決措施

數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲，直接影響著數(shù)控機(jī)床的順利應(yīng)用。但是液壓系統(tǒng)振動(dòng)、噪聲故障原因比較復(fù)雜，有的是因?yàn)橐簤涸炔灰?guī)范，密封性不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)漏氣問題。一旦液壓元件存在雜質(zhì)，就會(huì)影響元件的正常運(yùn)行。因?yàn)槟p，液壓系統(tǒng)元件之間的位置就會(huì)發(fā)生變化，受壓力影響而產(chǎn)生波動(dòng)，形成噪聲；還有原因是發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓泵連接出現(xiàn)松動(dòng)，相互碰撞產(chǎn)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(diào)整液壓系統(tǒng)壓力，實(shí)現(xiàn)流量的控制，降低液壓泵應(yīng)用數(shù)量，控制振源，減小噪聲；液壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置蓄能器，或者是設(shè)置消振器與濾波器，優(yōu)化液壓設(shè)備安裝流程，合理安裝液壓泵，避免液壓發(fā)生沖擊，針對(duì)液壓元件問題，要及時(shí)的進(jìn)行修復(fù)與更換。

2.2 液壓系統(tǒng)爬行故障解決措施

因?yàn)橐簤合到y(tǒng)產(chǎn)生爬行故障的原因是復(fù)雜的，所以要針對(duì)某一故障選擇相應(yīng)解決措施。液壓系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行，必然會(huì)造成元件損傷，所以要及時(shí)的修復(fù)與更換液壓系統(tǒng)元件，規(guī)避因液壓元件問題而引發(fā)爬行故障。此外，對(duì)于驅(qū)動(dòng)性差引發(fā)的爬行問題，要嚴(yán)格依據(jù)加工精度標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加工，對(duì)液壓系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)開展嚴(yán)格檢查，同時(shí)液壓系統(tǒng)內(nèi)要設(shè)置一些閥門，以滿足液壓系統(tǒng)對(duì)油液的需求，系統(tǒng)內(nèi)還要設(shè)置排氣閥，或建立放氣閥，以規(guī)避液壓系統(tǒng)產(chǎn)生真空問題。

2.3 液壓系統(tǒng)沖擊故障解決措施

為能緩解或是規(guī)避液壓系統(tǒng)沖擊故障，通常要減慢速度，降低沖擊波距離，以避免發(fā)生液壓系統(tǒng)沖擊。目前，主要采用的解決措施是以下幾點(diǎn)。（1）降低先導(dǎo)閥與換向閥制動(dòng)時(shí)的錐斜角，或者是加大制動(dòng)的錐長度。（2）及時(shí)修復(fù)、更滑損傷的元部件，把工作壓力控制在合理范圍之內(nèi)。（3）液壓缸的端部應(yīng)設(shè)置緩沖設(shè)備，或者是建立背壓閥。（4）選擇具有高穩(wěn)定性的節(jié)流閥。

3 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)保養(yǎng)方法

機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)，利于加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，延長機(jī)械設(shè)備應(yīng)用年限。數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)也是如此，液壓系統(tǒng)保養(yǎng)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(tǒng)日常檢查內(nèi)容，主要是氣壓系統(tǒng)檢查、冷卻系統(tǒng)檢查以及主軸潤滑系統(tǒng)檢查等。結(jié)合各系統(tǒng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，檢查其實(shí)際運(yùn)行狀況是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。例如主軸潤滑系統(tǒng)檢查時(shí)，電源燈處于明亮狀態(tài)時(shí)，則表明油壓泵符合標(biāo)準(zhǔn)要求，若是電源燈熄滅，則要及時(shí)切斷電源，停止主軸工作，并通知工程師進(jìn)行檢查與維修。（2）周檢。檢查的內(nèi)容主要是主軸潤滑系統(tǒng)檢查與機(jī)床液壓系統(tǒng)零部件檢查，且每周必須對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真檢查，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題，清理雜質(zhì)，保持外部干凈。（3）月檢。檢查內(nèi)容是空氣干燥器和電源等，檢查干燥器時(shí)要拆卸，內(nèi)部清洗干凈后，再重新裝配。電源檢查時(shí)，通過電源電壓實(shí)際情況與規(guī)定要求的對(duì)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(jìn)一步檢查、維修，從而恢復(fù)正常電壓。（4）季檢。季度檢查內(nèi)容分為主軸潤滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)以及數(shù)控機(jī)床自身。檢查數(shù)控機(jī)床自身時(shí)，要檢查數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)確度是否在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)，若是不符合手冊要求，要通知工程師，對(duì)數(shù)控機(jī)床完成調(diào)整和維修。如果檢查液壓系統(tǒng)或者是主軸潤滑系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常問題，應(yīng)及時(shí)換油，并清洗有關(guān)元件。（5）半年檢。主要負(fù)責(zé)檢查主軸潤滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，及時(shí)更換新油，進(jìn)行雜質(zhì)清洗。

4 結(jié)語

隨著液壓系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的普遍應(yīng)用，液壓系統(tǒng)故障越來越突出。所以，分析液壓系統(tǒng)故障，尋找原因，并及時(shí)維修，加強(qiáng)保養(yǎng)，十分關(guān)鍵。對(duì)此，數(shù)控機(jī)床工作人員要展開全面化的液壓系統(tǒng)故障分析，應(yīng)用合理、有效的解決措施，加大數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)保養(yǎng)資金投入，為數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行提供后續(xù)保障。

[1]文鑫,許峰,劉保民.數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)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(tǒng)故障診斷與維修典型案例的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(28):138.