数控机床液压与气压系统引发的故障及诊断技术

杨海云 王见华 黄贵清 周先保

摘要：分别介绍了液压传动在数控机床上与气压传动在PCB数控机床上的应用，分析归纳了液压系统引发的数控机床故障与气压系统引发的PCB数控机床故障，介绍了现场诊断技术中确定故障检测次序的原则。

关键词：数控机床 PCB数控机床 液压系统 气压系统 故障 诊断

1 概述

随着我国数控加工技术的不断发展成熟，机床设备也越来越朝着自动化和智能化方向发展，其精度也越来越高。而现代机床在实现整机的自动化过程中，除了数控系统，还要配备液压传动和气压传动装置来辅助整机的自动化功能。无论是对一般数控机床还是对PCB数控机床而言，液压和气压传动都能实现有效地传动与控制。

2 液压系统常见故障特征及现象

2.1 系统压力值超出正常范围

当液压系统压力值超出正常范围时，常会出现：

①系统工作压力无法建立；

②系统工作压力无法达到预先调定值；

③系统压力或控制动作压力不稳定。

2.2 流量异常（速度异常）

当液压传动系统出现流量异常时，主要表现为：

①系统执行机构的运动速度无法调节至额定范围内；

②执行动作元器件的动作速度不正常，如高速时出现强烈冲击，低速时爬行，速度随负载变化而相应变化；

③系统速度转换出现异常。

2.3 产生液压冲击

当产生液压冲击时，常会出现以下几种故障现象：

①系统出现剧烈振动并伴随噪声；

②系统的测量仪表出现损坏，导致测量失准；

③液压系统管路出现破裂；

④液压系统连接件松动等。

2.4 系统振动以及噪音过大

液压系统噪音过大或振动过多常会表现为：

①噪音值和振动幅度值均超出正常范围；

②产生噪声的部位主要为泵、溢流阀以及回流管的出油口；

③振动幅度较大的部位多为执行元件、管路系统和系统各元件。

2.5 液压系统油温过高

系统油液温度过高时多表现为：

①各液压件因温度过高出现明显发热现象；

②油温高出正常范围；

③油液粘度明显下降；

2.6 液压系统出现泄漏

液压系统的泄露主要分为内泄漏和外泄漏两种，其故障现象多表现为：

①系统压力值无法调高；

②系统执行机构速度不稳定；

③液压系统温度过高；

④压力阀出现噪音和振动；

⑤系统控制元器件失效；

⑥系统出现溢油现象，造成环境污染。

2.7 液压缸出现爬行

当液压缸出现爬行问题时，低速时常以跳跃方式进行，出现时走时停现象。

2.8 液压卡紧

当出现液压卡紧问题时常表现为：

液压系统滑阀卡紧，运动件运动失灵。

2.9 气穴现象

液压系统气穴现象主要表现为：

液压系统出现压力波动，油液泡沫化同时伴随噪音和振动，导致系统压力和速度出现异常。

本文仅以数控机床和PCB数控钻床为例，分析和研究了液压技术在数控机床中的应用以及气压技术在PCB数控钻床中的应用。

①MJ-50型数控车床的床身和导轨采用水平床身倾斜板来布局，主轴驱动采用交流伺服电动机无机调速。它实现了两坐标连续控制，其液压驱动系统主要负责卡盘的夹紧与松开、回转刀架的松开与夹紧以及尾座套筒的伸出与退回等。液压系统通过变量叶片泵进行供油，而各个电磁阀的动作主要由数控系统的PLC来控制。

②HwinD626型数控钻床是三坐标连续控制专门加工线路板的钻床，其Z轴压力脚、工作台面的气垫脚、Spindle主轴夹头的夹紧与松开、到刀座取刀的机械手等都由气压系统来完成驱动。气压系统通过空压机来供气，并由数控系统的PLC来控制各电磁阀电磁铁的动作。

3 数控机床液压系统和PCB数控钻床气压系统引发的故障

①综合数控车、铣加工中心等数控机床，液压传动系统的主要驱动对象有卡盘、回转刀架、尾座套筒、静压导轨、液压拨叉变速液压缸、主轴箱的液压平衡、液压驱动机械手和主轴的松刀液压缸等；数控机床液压系统引发的故障有：a主轴部件切削振动大。b卡盘卡不紧。c变速液压缸速度较缓慢。d机械手抓刀无力。

②三坐标连续控制专门加工线路板的数控钻床的加工，而气压传动系统主要控制主轴夹头的加紧与松开、机械手的取放刀、Z轴压力脚、气压驱动机械手气压缸的驱动等；PCB数控钻床气压系统引发的故障有：a主轴夹头夹刀不紧甚至掉刀；b机械手取放刀不到位；c机械手抓刀无力。

4 故障诊断的步骤和诊断技术

4.1 初步诊断

初步诊断的方法有：看、听、摸、闻、阅、问。

液压系统故障分析步骤

①看：主要是看速度；看压力；看油液；看泄漏；看振动；看加工产品质量等。

②听：主要是听噪声；听冲击声；听气蚀和困油的异常声；听敲打声等。

③摸：主要是摸温升；摸振动；摸爬行；摸连接件的松紧程度等。

④闻：主要是通过闻来判断油液是否发生变质；闻橡胶件是否有过热而出现的特殊气味等。

⑤阅：主要是查阅机械设备档案记录，分析曾经出现的故障问题和维修记录；查阅系统的日渐卡和定检卡；查阅交接班的具体记录和维修保养情况等。

⑥问：主要是询问设备运行、保养、调试、维修、更换及曾经发生故障情况；询问本次故障前的异常现象等。

4.2 仪器专项檢查。

4.3 综合确诊。

参考文献：

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