机床液压系统换向故障
(1)存在的问题
①换向精度差 换向精度是工作台在同一运动速度及同一油温下所测得的换向点位之差。换向精度对于外圆磨床是非常重要的，它直接影响外圆和端面的磨削质量特别是端面磨削质量。但由于有的机床在实际工作中仅磨削外圆，故问题未暴露或暴露得不明显，未引起人们的注意，或同时掺杂其他故障，难以正确判断。
生产中，换向精度常以机床工作过程中工作台的倒退量和同速差来衡量。所谓倒退量，是指工作台在换向时，到达换向点后，急速倒退一段距离，然后才反向，一般容许值为0.05mm；同速差则指工作台在同一运动速度及同一油温下所测得的换向点位置之差，一般要求不超过0.03mm。
②换向冲出量大换向冲出量是工作台在不同运动速度和不同油温的情况下所测得的换向位置之差。一般来说，快速与慢速运动的换向点位置之差为最大值，因此，在实际中以快速（有停留）和慢速（无停留）的换向点位置之差来衡量这项指标。在外圆磨削时，为了保证在工件外缘及端面的磨削中不因无级调速而影响精度，对于冲出量的要求较高，一般规定不超过0.2mm；但对于平面磨床及液压刨床，因换向时刀具或砂轮离开工件，故冲出量要求不高，不过要防止冲出头的现象出现。
③换向时出现死点工作台在换向时，由于导向阀未改变方向或已改变方向、但换向阀不动作，因而未能使进入液压缸的压力油改变方向，从而导致工作台不换向、出现死点。外圆磨床、内圆磨床等液压机床上都有可能出现此类故障，特别在慢速运动时，出现的机会更多，常常迫使机床提高运动速度，而影响表面质量。
④换向起步迟缓工作台换向时，起步的运动速度比正常运动的速度慢，这种现象即为换向起步迟缓。其原因主要是导向阀在改变方向后，换向阀的移动速度慢，使液压缸的进、回油无法很快得到交换，因此，工作台起步时的速度就慢了。直到换向阀的位置转换后移动到底，工作台的运动才达到正常速度。
这种故障在外圆磨床中出现较多，不仅破坏了被加工件的精度，而且降低了生产效率。
(2)产生问题的主要原因
①系统存在空气液压系统中油液的可压缩性很小，一般情况下可忽略不计，但如果系统融入了空气，压力低时，气体会从油液中逸出，产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力油的作用下，这些气泡又会被击碎，受到压缩，因此可破坏系统工作的稳定性，导致压力忽高忽低、定位差，造成工作台倒退量大、同速差大，换向时精度差、换向冲过大、起步迟缓，乃至产生换向死点。
②系统油温过高、存在泄漏系统油温较高，则油黏度下降，泄漏增加，而执行工作台行程控制的操纵箱中，制动主要依靠导向阀制动锥，当此位置有泄漏，且泄漏量随着油温的变化而大小有异，就改变了控制行程长度，从而也直接影响换向冲出量的控制。
③系统压力不足如果系统中工作压力和辅助压力不足，缺乏推力，就难以推动换向阀的阀芯，导致换向困难。造成压力不足的原因除了系统存在泄漏、压力损失太大，或是系统中存在空气，压力油端的空气被压缩，而使台面换向迟缓，甚至出现换向死点外，主要是系统本身压力调得太低，工作台换向困难。
④控制阀维护与修理不及时
a．导向阀出现问题。导向阀阀芯的制动锥与座孔圆由于在加工过程中存在太大的圆度误差而接触不良，比如其形状呈波浪形或椭圆形，导致制动时油液不能被完全截住，渗漏过大，造成同速差大。此外，导向阀与阀孔的配合间隙因磨损后过大，泄漏也会增多，使制动后仍有油液渗漏，工作台不能立即停止而移动一定的距离，导致倒退量大和同速差大，换向冲出量也超大。
b．节流阀节流开口不好。换向阀阀芯的移动速度受节流阀控制。一旦节流阀的节流开口处被脏物堵塞，必然会影响节流量的均匀性及压力变化，从而影响换向阀工作的灵敏度与准确率。如果节流开口太大、节流太小，就会导致换向阀动作太快，引起工作台换向冲出量大，同时会产生液压冲击。如果节流口开得太小、节流太大，就会导致换向阀动作迟缓，引起工作台换向起步迟缓。此外，节流阀流量调节不当，可能会使回油阻尼太大或回油封闭，而此时如果换向阀停留阀位正好处在最大停留位置，其结果就导致工作台换向死点的出现。
c．换向阀有问题。由于换向阀使用时间比较长，在阀孔中会产生拉毛或污物等，如果维护不及时，就会因此而阻碍阀芯灵活移动，甚至使阀芯在阀孔内卡死，导致工作台启动迟缓乃至换向出现死点。对于用弹簧或电磁铁控制的换向阀，若弹簧过硬或过软、断裂或卡死及电磁铁失灵，都可能会使换向阀不动作而出现死点。此外，换向阀阀芯可能受单面径向压力油作用，辅助压力油无法克服此径向力而使换向阀移动困难或根本不移动，导致工作台换向迟缓或出现死点。
d．减压阀有问题。液压系统中控制工作台运动的油压一般是比较高的，而控制换向阀换向的油压相对较低。为了能够使用同一台液压泵输出的压力油，往往在液压系统中增设一个减压回路，通过利用减压回路减压后的油液来控制换向阀的移动，这样可以少用一台低压泵。
减压回路的主体阀件是减压阀。在控制换向阀运动的减压回路中，减压阀的出口压力是用于控制换向阀的，因此要求该压力可控性强，压力值稳定。但在实际工作时，可能会产生压力波动，引起换向阀两端的压力变化，从而导致工作台换向时出现动作迟缓或冲出量大、换向精度低等现象。引起减压阀出口压力波动的原因是多方面的，进口压力起伏变化，执行机构负载不稳定、液压缸泄漏及液压油污染等都可能是其中的原因。针对减压阀本身而言，阀杆或进气阀芯上的O形圈表面损伤、进气阀芯与阀座之间导向接触不好等，都是导致它的出口压力不稳的根本原因。
e．导轨润滑不良。机床工作台直接安置在导轨上，因此，工作台的运动与导轨的润滑情况有直接的关系。一方面，如果导轨润滑油太少、液压缸安装精度不良等因素致使摩擦力太大，若再加上系统工作压力不足，则推动工作台的作用力无法克服摩擦阻力等反作用力而使工作台运动，引起工作台在正常移动时出现爬行现象，而在换向时出现换向迟缓或死点现象；另一方面，如果导轨润滑油太多，会使工作台处于浮动状态，由于工作台处于浮动状态，急速倒退时会因惯性作用而飘移一定的距离，使得倒退量难以控制。此外，如果导轨润滑过多，台面摩擦阻尼太小，工作台会由于惯性作用，无法立即在换向的位置停下来而继续往前移动，造成冲出量超大。
f．液压缸装配不良。在液压缸的安装过程中，如果液压缸两端的封油圈压得过紧、液压缸活塞杆端的螺母也旋得太紧，会迫使活塞杆弯曲，待制动完后，活塞杆在本身强度作用下伸直，使得活塞继续前移而造成冲出量过大。
(3)解决办法
针对上述问题，为了保证机床的正常工作，达到工作台运动的可控性目的，宜根据具体情况具体解决。
①排除液压系统中的空气 由于液压系统中融人空气后会造成各种各样的恶劣影响，因此在液压系统工作前，应该先排除系统中的空气，在没有排气装置的液压设备上，可开动液压系统，使它在最大行程下快速运动一定的时间（一般开动5—10min即可），强迫空气排出。也可在液压缸顶部增设排气装置，将空气排出。
②控制油温升高，严防泄漏油温较高，油黏度下降，泄漏必将增加。对此，合理地设计液压系统、防止泄漏以减少容积损耗、提高零件的加工精度和改进设备安装质量以减少机械摩擦、选用合适的油液等是防止油温过高的基本措施。
一方面，在液压系统的设计中，欲降低油温，须合理地选用液压泵或换用变量泵，按工作速度要求调节液压泵的吸油量。在控制阀的选用方面，可以采用差动式溢流阀，使液压泵自动卸荷，这样，可减少溢流阀在节流调速时大量高压油液溢回油池而发热的机会。也可以在系统的非工作过程中，设置有效的卸荷装置，给液压泵卸载，避免不必要的压力损失。此外，还可以将节流阀设计在回油路上，即将进油控速改为回油控速，以减少高压区的压力损失。同时，合理地调整系统中各种压力阀的压力，在满足机床正常工作的情况下，尽可能将压力选得低些。如在装有背压阀的油路中，背压阀压力的调整以保证工作速度的稳定性为准，而对于大批生产的专用机床，其压力应该按加工零件所需要的切削力、系统中的背压和摩擦力等来调整。对于精密液压传动机床，不宜用床身作油箱，应在机床外设油箱，以减少机床热变形。如果油箱容积小，可适当地增加油箱的容积，加大散热面积，有效地发挥油箱壁的散热效果，改善散热条件；必要时采取强迫冷却措施，如增加冷却装置等。
另一方面，应设法减少容积损耗。减少容积损耗的关键是防止泄漏。液压系统的泄漏一般包括元件磨损泄漏和密封不良引起的泄漏等。一旦出现泄漏，就应及时查出原因，加以解决，防止油温升高。
第三是减少机械摩擦。减少机械摩擦是避免油温升高的一种基本措施。在液压系统的维修中，应注意提高各相对运动零件的加工精度（如液压缸），改善相对运动件间的润滑条件（如导轨润滑），改进密封结构，并按规定的压缩量调整密封件的松紧程度，保证密封装置的密封性能良好，以减少摩擦阻力。
③加强控制阀的维护与修理
a．导向阀的维修。导向阀的维修主要从制造和修理两方面进行，一是通过研修阀座孔和研磨阀芯以提高加工精度，减小圆度误差，使阀芯的制动锥与座孔在制动时能始终保持全方位接触，以减少漏油；二是如果导向阀阀芯与阀孔因磨损造成间隙过大，应该研磨阀孔，再根据阀孔尺寸重新配做新阀，使其配合间隙保持在0.006～0.012mm。
b．节流阀节流处理。如果节流阀使用过久，应及时检查、清理节流开口处的杂物，以保证油液流动畅通无阻。如果是节流阀调节不当，使回油阻尼太大或回油封闭，应适当调大节流口，并将阀芯停留位置置于无停或工作所需停留时的位置，以减少辅助回油的阻尼，保证工作台换向起步敏捷。
c．换向阀的维护。换向阀使用一段时间后，自然会产生拉毛或污物等，导致阀芯在阀孔内卡死。此时应及时清除污物，打掉毛刺，使换向阀在阀孔中移动灵活，避免工作台换向迟缓现象的出现。对于用弹簧或电磁铁控制的换向阀，若弹簧过硬或过软、断裂或卡死及电磁铁失灵，应通过调换弹簧和电磁铁等来解决换向阀不动作的问题。此外，如果换向阀受单面径向压力油作用，辅助压力油无法克服此径向力而使换向阀移动，则应改变换向阀阀芯结构，如在换向阀外圆表面上加工1*0.5mm的环形槽，以平衡径向力。
d．减压阀的维护。如果减压阀出口压力波动较大，应排除减压阀故障，使其压力波动值保持在±50kN/mz。如果是因为减压阀的质量问题引起压力波动，应重新研配或更换减压阀；如果是使用时间过长引起压力波动，应清洗掉减压阀过滤网上的尘埃和其他污物；如果是磨损等原因造成阀芯与阀座接触不良，则应整修或更换阀芯。此外，如果减压阀的阀杆或进气阀芯上的O形圈表面损伤，则只能更换损伤的零件。
④改善导轨润滑条件如果导轨润滑油过少造成工作台换向迟缓，就要适当增加润滑油量，保证导轨的正常润滑。另外，在保证不漏油的情况下，可适当放松活塞杆两端的压盖螺钉，以维持液压缸活塞的灵活移动。同时要提高液压缸的安装精度，尽可能减少活塞与缸体之间的摩擦。也可以适当提高工作压力，保证工作台换向敏捷。
如果是润滑过多，台面摩擦阻尼太小，则可适当减少工作台导轨润滑油量和润滑油压力，避免工作台出现冲出量大的问题，但不能过少，以免造成低速时爬行。
⑤改善液压缸装配质量如果是液压缸装配过紧的问题，应适当放松液压缸两端封油圈的压盖，一般只需随手均匀地旋紧螺钉，使之不漏油即可。另外，适当放松活塞杆端的螺母，使之在自然状态下工作。
以上探讨的解决措旋，需要针对具体情况来选用。值得提出的是，系统压力的大小也会直接引起工作台出现换向时的各种问题，因此，在采取维修措施前，应先适当改变系统压力，看问题是否是压力不合适造成的。事实上，如果系统中工作压力和辅助压力不足，缺乏推力，就难以推动换向阀的阀芯，导致换向困难、换向起步迟缓乃至出现死点；如果系统压力太高，就会导致工作台换向冲出量过大。此时只要适当调整压力，满足换向需要即可。
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