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數控機(jī)床液壓係統典型故障及處理方法
2014-1-22  來(lái)源:數控機床市場網  作者:周衛衛


      前言

      隨著現代電(diàn)子技術和計算機技術的快速發展,極大的提高(gāo)了數控(kòng)機床的自動化程度和精度,促進了數控機床的高速發展。液壓係統由於其廣泛的工藝適應性、良好的操控(kòng)性和低成本優點,在數控機床的應(yīng)用愈來愈(yù)廣泛(fàn),並成為現在(zài)數控機床的重(chóng)要組成(chéng)部分,例如,主軸(zhóu)的自動裝卡、主軸箱齒輪的變檔和主軸軸承的潤(rùn)滑(huá)、自動對(duì)刀裝置等,一般采(cǎi)用液(yè)壓係統。數控機床液(yè)壓係統的性能直接影響加工工件的質量,例如,卡緊力下降導致刀具損(sǔn)壞和產品報廢,自動控製失靈,工作機構產生間(jiān)歇運動使工(gōng)件的精度或者(zhě)質量下降、廢品率增高等。因此,加(jiā)強數控機床液壓係統故障診(zhěn)斷與故障處理是加工質量的(de)重要環節。數控(kòng)機床液壓係統常見故障包括液壓係統振(zhèn)動與噪聲、液壓係統的(de)衝(chōng)擊、液壓係統的爬行、液壓係統的(de)卡緊(jǐn)、液壓係統的溫升(shēng)等五種類型。

      1 液壓係統振動和噪音

      1.1 液壓係統振動和噪音產生

      液壓係統(tǒng)的振動和噪聲(shēng)的主要(yào)來源(yuán)有:①液壓泵的工作頻率與數控機床(chuáng)固有頻率產(chǎn)生的係統共振;②液壓泵吸油管路的氣穴,液壓油混合空氣後,氣泡在高壓作用下瞬間釋放,產生高頻衝擊,使泵產生很大的壓力脈動,進而激(jī)發(fā)成高頻噪音;③液壓泵的吸空及(jí)由此產生的氣蝕,主要液壓泵吸入口吸進的液壓油混有空氣而產生的氣蝕,增加係統噪聲,從而產(chǎn)生振動和噪音,同時還影響液壓泵的容(róng)積(jī)效率,使液壓油容易變質,所以這(zhè)是(shì)液壓(yā)係統中不(bú)允許存(cún)在的現象。④係統管路振(zhèn)動和噪聲。係統中泵體、閥門等元件的共振產生的,同時管(guǎn)路死彎過多、太細、截麵積變化以及固定部件的鬆動也是產生噪聲的原因。

      1.2 故障處理

      此類故障的處(chù)理方法,一般可以采取以(yǐ)下措施(shī)進行處(chù)理:排除吸油管路(lù)的氣穴主要有:通過增加吸油管路直徑、減少或避免吸油管路的彎曲(qǔ),從而降低吸(xī)油速度、減少管道阻力;選(xuǎn)用適當的(de)吸油(yóu)濾油器,注意檢查、清洗,避免濾芯的堵塞;液壓泵的吸油口吸入(rù)高度盡量控製在500mm 以內。

      液壓泵的吸空則可以采取以下措施:保(bǎo)證液壓泵及吸油管路間各連接密封可靠無泄漏(lòu);油箱(xiāng)中設置隔板,延長氣泡在油(yóu)氣中的(de)分離時間,回油管路(lù)中回油箱(xiāng)的回油速度不應過快;油箱中(zhōng)有足夠的液壓油,保證吸油管侵入油箱(xiāng)2/3 以(yǐ)上,盡量縮短吸油管路長度,有效防止過量空氣侵入。

      控(kòng)製閥噪聲及管路振動和噪聲可(kě)以通過改變管路長度來改變管(guǎn)路固有振動(dòng)頻率,同時對一些閥的安裝進行位置變化(huà)還要合理設計管路,控製(zhì)流體速度,避(bì)免有死彎,使截麵(miàn)積變化要逐漸過渡來降低。

       2 液(yè)壓係統的衝擊

      2.1 液壓係統衝擊的(de)產生

      在液壓係統中,管路內(nèi)液(yè)體流動方向的迅速改變或停止運動導致在管路內形成一個很高的壓力峰值,這種現象叫液壓衝擊。液(yè)壓衝擊產生的原因主(zhǔ)要有閥口的突然關閉,運動部件突然被(bèi)製(zhì)動、減速(sù)或停止產生的液壓衝擊。

      2.2 液壓係統衝擊故(gù)障的處理減小液壓衝擊的措施:

(1)延(yán)長閥門關閉(bì)時間(jiān)和運動部件的製動時間。實踐證明,運動部(bù)件的製動時間大於0.2s 時,液壓衝擊就可大為減輕。
(2)限製管道中液體的流(liú)速和運動部件的運動速度。在機(jī)床液壓(yā)係統中,管道(dào)中液體(tǐ)的流速一般應限製在4.5m/s 以下,運動部件的運動(dòng)速度一般不宜超過10m/min。
(3)適當加大管道直徑,盡量縮短管路長(zhǎng)度。
(4)在液壓元件中設置緩衝裝置(如液壓缸中的(de)緩衝裝置),或采用
軟管以增加管道(dào)的(de)彈性。
(5)在液壓係(xì)統中設置蓄能器或安全閥。

 

      3 液壓係統的(de)爬行

 

      機床中的爬(pá)行現(xiàn)象十分有害,特別是在數(shù)控機床的液壓係統(tǒng)中,爬行(háng)將(jiāng)直接影(yǐng)響工件的(de)表麵加工質量,縮(suō)短刀具使用壽命,因(yīn)此,消除爬行是實現液壓係統穩定性和提(tí)高機床加工精度的重(chóng)要措施。

      3.1 驅動剛性差(chà)引起爬行(háng)及處理(lǐ)

      空氣混入(rù)液壓油後,一部分溶於油液中,一部分形(xíng)成氣泡浮(fú)在壓力油中。因為空氣有壓縮性,致(zhì)使液(yè)壓油產生明顯的彈(dàn)性,造成係統(tǒng)驅(qū)動剛性差(chà)而引起爬行。因此,消除此(cǐ)類故障可以有以下方法:提高零件在製(zhì)造、裝配(pèi)時(shí)的(de)加工精度,嚴格控製(zhì)公差、配合間歇;各(gè)管道(dào)部位加強緊固(gù),防止產(chǎn)生泄漏;為保證係統中(zhōng)各部分能經常充滿油液,泵出口(kǒu)應安裝單向閥,回油回路設置背壓閥;優化液(yè)壓係統,設置排氣塞或放氣閥,防止(zhǐ)係統出現局部真空的發生。

      3.2 低速運動(dòng)時摩擦力變化引起(qǐ)的爬行

      機床的爬行現象主(zhǔ)要發生在低速運動時,此時兩導軌麵之間難以形成高速運動時的動壓油膜。這時兩導軌表麵的微峰直接接觸而發生塑性變形導致接觸麵局部高熱,出現金屬分子的粘著,也稱“冷焊”,這時兩導軌間的(de)磨擦係數是相當大(dà)的。此時,可以采取修複或更換液壓泵內的零件,嚴格保證裝配(pèi)間隙(xì)要求,從而減少液壓泵(bèng)的泄漏進而保證充足的潤滑(huá)油量。同(tóng)時可在液壓油中加入添加劑,以改善潤滑油(yóu)的性能。

      3.3 元件磨損(sǔn)引起爬行

      液壓係統中(zhōng),液壓元件閥類零件磨損將增大配合間隙,部分高壓油與低壓油互通,引起壓力不足。此外(wài),液壓缸活塞與缸體(tǐ)內孔(kǒng)配合間歇因磨損而增(zēng)大,發生內泄露,使液壓缸活塞兩端壓差減小,導致推力減小,致使在低速時因摩擦力的變化而(ér)產生爬(pá)行。因此,對(duì)於此類爬行故障(zhàng)應認真檢驗配(pèi)合間歇,配做或重配元件(jiàn),以保證配合(hé)間隙,已壞的工(gōng)件則需要及時更換。

       4 液壓(yā)係統的卡緊

      液壓係統的液壓卡緊,一般是指當閥芯停止運(yùn)動(dòng)一(yī)段時間(大(dà)約2~5min)後,產生很(hěn)大的阻力,致使閥芯重新移動十分困難,這(zhè)種故障將加(jiā)速滑閥的磨損,降低元件的壽命,同時危害係統正常運行。產生此類故障(zhàng)主(zhǔ)要有以下原因:①油液(yè)中極性分子的吸附作用:產生液壓卡緊後,由於油液的極性分(fèn)子的吸附作用,卡緊故障會在較長的時間後才能消
除。②雜質堵塞引起液壓(yā)卡緊:液壓油在工(gōng)作過程中(zhōng),會避免產(chǎn)生許多雜質,雜質的楔入將形成液壓卡緊發生,因此應嚴格控製閥孔與閥芯的(de)配合精度,並通過精(jīng)密(mì)過濾液壓油來提高油液的潔淨度。③徑向力(lì)不平衡引起的液壓卡(kǎ)緊:液壓滑閥副間的形狀(zhuàng)誤差和同軸度變化引(yǐn)起徑向力(lì)不平衡而產生液壓卡緊,也是其中的因素之(zhī)一。

      5 液壓係統的溫升

     液壓油的溫升是數控機床液壓係(xì)統(tǒng)常見故障之一,其原因主要有:①係統設計不合理:節流方式不當,係統在非(fēi)工作過程中無(wú)有效的卸荷措施,大量壓力油耗損而發熱(rè)。②機械損耗大(dà):由於液壓元件的加工精度和裝配精(jīng)度(dù)不合要求、密封不嚴造成。③油液流速太(tài)大(dà)。④油液粘(zhān)度過高。⑤環境溫度過高及散(sàn)熱(rè)狀況(kuàng)不良。⑥溢流閥溢流(liú)油液較多等。因此,可以采取優化係(xì)統結構、提高液壓回路安裝精度、選用合(hé)理(lǐ)液壓元件、改善散(sàn)熱等措施,防止係統油液溫度升高而(ér)危害係統(tǒng)元件的正常操作、影響(xiǎng)係統性能。(文自:中國第一(yī)重型機(jī)械股份(fèn)公司 )

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