数控机床液压故障诊断与维修
(1)概述
某MJ-50型数控车床是两坐标连续控制的卧式车床。其卡盘夹紧与松开、卡盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、刀架刀盘的正反转、尾座套筒的伸出与退回都是由液压系统驱动的。该液压系统采用变量叶片泵供油，各电磁阀电磁铁的动作是由数控系统的PLC控制实现的。图E是它的液压系统原理图。
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、主轴箱的液压平衡与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：①主轴部件切削振动大、齿轮和轴承损坏、主轴无变速、主轴不转动、主轴发热、液压变速时齿轮推不到位；②丝杠螺母润滑不良；③转塔刀架没有抬起动作、转塔转位速度缓慢或不转位、转塔刀重复定位精度差、刀具不能夹紧、机械手换刀速度过快；④尾座顶不紧或不运动；⑤导轨润滑不良。
液压系统的故障严重地影响了数控机床的正常工作，如数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度，功率大小与回转速度影响加工效率，自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。因此，高效率地查找液压故障显得尤其重要。
(2)故障检测排序
一般情况下人们都采用现场诊断技术来诊断数控机床的液压故障，由现场维修人员使用一般的检查工具或通过感觉器官的问、看、听、摸、嗅等对机床进行故障诊断。目前，现场诊断技术被广泛采用，但它需要有丰富的实践经验。为了高效率地查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。确定故障检测次序有两个原则：一是根据故障原因可能性大小排序；二是根据元件或部件的拆卸和装配的难易程度排序。
①按故障原因可能性大小排序 在故障分析过程中，应先对最可能存在的故障怀疑点作深入的检查，排除后，再检查可能性相对较大的故障怀疑点。确定故障原因可能性大的依据如下。
a．比较明显地出现与故障原因相关的特征信息的元件出故障的可能性大。如图E所示MJ-50型数控车床在工作中若卡盘、刀架、尾座套筒的运动都不正常，则应该首先怀疑各个分支油路的公共部分——液压油、过滤器、液压泵和公共管路是否通畅。
b．在相同情况下，先检查使用时间长的元件、负载率高的元件、被证明是质量差易出故障的元件以及对液压油污染敏感的元件。也可按照有关的统计结论确定故障原因可能性的大小，就是当出现故障以后，根据长年积累获得的统计结论，先检查概率值大的故障点。
②按拆卸与观测的难易程度排序 面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小并不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、质量大的元件；先检查外部因素，再检查元件内部；先检查比较简单的元件，再检查结构功能比较复杂、其状况不甚明了的元件。就各元件而言，应先检查阀，再检查泵，最后检查液压缸与液压马达。
(3)诊断举例
某MJ-50型数控车床故障症状为尾座套筒在工作中突然停止运行，如何检测这一故障呢？
首先读懂系统图。由图E所示液压系统知，尾座套筒的工作原理如下。
①当电磁铁5YA断电、6YA通电时，套筒伸出。此时进油路为：油箱→过滤器→泵→单向阀→减压阀8→阀5（左位）→液压缸无杆腔；回油路为：液压缸有杆腔→单向调速阀11→阀5（左位）→油箱。
套筒伸出时的工作预紧力大小通过减压阀8来调整，并由压力表13显示，伸出速度由调速阀11控制。
②当5YA通电、6YA断电时，套筒退回。此时进油路为：油箱→过滤器→泵→单向阀→减压阀8→阀5（右位）→单向调速阀11→液压缸有杆腔；回油路为；液压缸无杆腔→阀5（右位）→油箱。
然后联系尾座工作原理分析故障原因有：压力不足、泄漏、液压泵不供油或流量不足、液压缸活塞拉毛、磨损或密封圈损坏、液压阀断线或卡死等。
针对以上这些故障原因，按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序如下。
①检查卡盘、回转刀架的运动按下卡盘、回转刀架的运动按钮：若运动正常，则可排除液压泵装反，液压泵转向相反、定子偏心方向相反、泵转速太低而使叶片不能甩出、叶片在转子槽内卡死、油的黏度过高而使叶片运动不灵活等故障原因。接下来进行②～⑩步骤的检查；否则进行第②步，检查油箱若没问题，则依次检查过滤器、吸油管是否堵塞、油的黏度是否过高、泵是否调节不当或损坏。
②查看系统管道、接头、元件处是否有泄漏。
③检查油箱油位，看看是否在最低油位以上，吸油管、过滤器是否露出油面，回油管是否高出油面而使空气进入油箱。
④手动操纵方向控制阀5（电磁阀通过电磁铁两端的手动按钮推动），如果阀芯推不动，说明是方向阀出了故障。如果方向阀可以换向，且液压缸动作了，说明是电磁阀的电气线路出了故障。如果液压缸还不能动作，则进行第⑤步检查。
⑤手动操纵单向调速阀11，将单向调速阀开口调大，若液压缸动作了，说明是单向调速阀11堵塞了；否则将单向调速阀旋钮调至最松，然后进行第⑥步检查。
⑥调节减压阀8，若液压缸动作了，说明是减压阀堵塞或调节不当；否则将减压阀旋钮调至最松，然后进行下一步检查。
⑦检查泵站压力方向阀5处于中位，查看泵出口处压力表14的读数是否调至设定值。如果不是，做下列检查：a．压力表开关是否打开了，压力表是否损坏；b．液压泵15压力调节弹簧是否过松；c．吸油过滤器是否部分堵塞、容量是否不足；d．吸油管是否部分堵塞；e．泵是否损坏、是否有严重的内泄漏将泵压力调高。再控制换向阀换向，液压缸应动作，如果液压缸的运动速度满足工作要求，故障就排除了，如果速度不能满足要求，则需修理液压泵；如果在泵压力值调高后液压缸仍不能动作，则进行下一步检查。
⑧将方向控制阀5切换至右位，查看压力表13的读数。如果读数与主压力表14读数不接近，说明右边管路、单向调速阀11堵死；如果接近，说明没有堵死。
⑨上述工作做完以后，仍没有排除故障，那么可能就是液压缸出故障了。首先不要’急于拆卸液压缸，把方向阀打开到左位或右位，启动液压泵一段时间以后，仔细摸一摸整个缸壁，看看是否有局部发热处。如果活塞处密封损坏了，就会有油液从高压腔漏至低压腔，油液从狭窄的缝隙流过时，液压能便转化为热能；如果没有局部热点，进行下一步检查。
⑩拆开液压缸另一端的管接头t1，把它连接到一个三通管接头上，三通的另外两端分别接压力表与截止阀，方向阀5换向至左位，读压力表的读数。同样，如果读数与主压力表14读数不接近，说明管路堵死；如果接近，说明没有堵死。如果管路无堵塞，进行下一步。
⑥拆卸分解并检测液压缸。
(4)小结
液压传动故障的发生也是有一定条件和规律的。在工作中严格按使用说明书的要求来操作可大大降低故障发生率。发生故障时先读懂系统图，后按照合理的故障检测次序去查找原因、排除故障并不困难。 |
