数控机床液压系统的维护和故障诊断

1、工业技术2010NO.35ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报在数控机床上,通常用液压传动来完成加工中心的刀具自动交换系统(ATC,托盘自动交换系统,主轴箱的平衡,主轴箱齿轮的变档,回转工作台的夹紧;部分小型加工中心依靠气液转换装置实现机械手的动作和主轴松刀。在实践中,我们往往注重选用好的主轴系统,要求高的导轨的几何精度等,而常常会忽略液压系统性能造成的加工工序的能力下降的问题。我学院现有数控铣床、加工中心、快速成型机、三坐标测量机、五轴加工中心、车铣加工中心等先进数控教学设备。对这些数控机床液压系统进行维护和故障处理,既是设备正常运转的需要,也

2、是学生系统学习数控知识的需要。1 数控机床液压系统的维护检查油箱内的油量是否在刻线范围内,油液的温度是否在允许的范围内,控制油液的温升。控制污染,保持油液清洁。检查液压阀、液压缸、管接头等有无外漏,控制液压系统的泄漏情况。观察液压泵、液压马达在运转时有没有异常的噪声,防止液压系统振动和噪声。液压缸工作是否正常、平稳。检查液压系统各个测点的压力在不在规定的范围内,稳不稳定。观察换向阀是否灵敏、可靠。行程开关或限位挡块的位置是否有变动。严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。2 数控机床液压系统的故障诊断数控机床液压系统的故障诊断,已经有很多经验,也有许多研究成果。我们可以应用这样一些方法。2.1

3、主观诊断法我们可以通过看、听、摸、闻、问或借助简单的仪器、仪表,比如电子听诊器,再加上个人的实践经验,判断系统故障发生的部位和原因。熟悉和掌握设备正常运转时的音律和节奏,通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声,判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。2.2直接性能测试法通过对液压元件和系统的性能测试,来评价系统的工作状态。通过计算机、传感器、仪器仪表等实现对系统的参数(压力、温度、流量、转速、扭矩、位移等进行数据采集、量化和处理,输出结果,完成对液压系统元件的性能测试。2.3信号分析法通过对信号的分析可以获得许多有关元件的状态信息,有助于确定设备的工作状态,从而有

4、效地进行故障诊断。通过对油液中污染物成分鉴别和含量测定,可以了解液压系统油液的污染状况以及元件的工作状况。振动、噪声信号中包含有大量丰富的故障信息。2.4人工智能法专家系统运用专家知识和推理方法求解复杂的实际问题。人工神经网络理论,模仿大脑神经元结构特性。模糊理论认为系统油温过高、压力波动严重、液压泵温升过高等都是模糊概念。故障树分析法把系统故障与导致该故障的各种因素形象地绘成故障图表。3 数控机床液压系统典型故障处理3.1油液污染工作油液污染颗粒是引起液压元件和液压系统故障的主要原因。包括装配时产生的毛刺、砂、金属碎片,磨损产生的磨料和磨粒,从外界侵入的颗粒以及液压缸活塞密封环及注入新油吸入

5、系统的污染颗粒。这些颗粒不断升高液压系统中的油液污染度,当超过一定值后,就会造成系统卡死、停机、甚至系统报废。对液压系统油液污染度监测的方法,有基于离线监测的颗粒记数法、静电分离法、离心分离法等。这些方法对液压系统故障的早期预防和诊断较为困难。油液颗粒污染度检测仪可准确、快速测定润滑油、液压油控制系统中所使用的抗燃油、透平油等油中的颗粒污染度。适用于液压系统、润滑系统油液污染度的测控。3.2防止漏油的措施“O”型密封圈膨胀和变形造成热老化,冷却后不能恢复原状,失去弹性而失效,密封圈的质量差,过早老化,系统压力持续较高,使密封失效。油接头安装质量差,安装位置不好或因液压管路震动而松动。使油接头漏

6、油;油温高,液压油的粘度下降,造成漏油;系统的回油背压高,使不受压力的回油管路产生泄漏;液压系统的管路、管接头漏油,板式阀、叠加阀等接合面间的漏油,液压缸漏油等都会影响液压系统的正常运行。防止漏油的措施有:(1经常检查液压系统的漏油情况,发现漏点及时消除;(2结构设计、安装尺寸要合理;(3使用冷却系统,使油温保持在合适的工作温度内;(4注意控制系统压力,不要长时间在高压下工作;(5增大回油管的管径,减少回油管的弯头数量,使回油畅通;(6阀板、密封油箱油接头等结构的设计要合理。定期检查、定期维护、及时处理是防止泄漏、减少故障的基本保障。3.3气泡去除开放式液压系统是数控机床常用的液压系统,直径很

7、小的球状气泡通过油箱与泵的吸入管掺混入油内。气泡影响油液的连续性,导致气蚀和气穴现象的发生,会引起振动和噪音,使系统工作不良。还可能引起机床的误动作而引发机械及人身事故。常用油箱进行气泡的去除。靠气泡自身的浮力自行浮到液面而容入大气。在油箱设计时让其水平截面积大于油液深度、设置隔板延长油液在油箱中停留的时间、进出油口尽量设置得远些以及体积要大等。去除效果很差。也可以用安装方便,组成简单的气泡去除器,它有圆锥形内腔,并设有进液管、出液管和排气导管,进液管以切向连接锥形内腔的大端,出液管锥形内腔的小端相连,排气管的入口位于腔内锥形顶端的内侧,排气管的出口通大气。当加压液体切向输入后,即在锥形腔内旋

8、转流动,气液间发生离心分离,气体向中心聚集并随着液体流速增大而造成轴向气体压力差,使气体向锥顶方向流动,并从排气导管中排出,实现快速脱气。一次气泡去除率最高可达99%。3.4振动与噪声的处理数控机床液压系统的振动与噪声对数控机床的正常使用有很大影响。有的因液压元件的精度不高,密封不严,产生漏气现象。如果液压元件内有杂质,会使元件的运转变得不灵活。由于磨损,各液压元件的间隙会增大,从而使压力产生波动,发出噪声。有的是因为电动机和液压泵连接时产生了松动,由于碰撞而发出噪声。电动机的轴承损坏、动平衡不良都会产生振动。采用低噪声的液压元件,高的额定压力的新型叶片泵取代柱塞泵;采用比例阀调整系统压力和流

9、量来减少液压泵的数量,减少振源,降低噪声;在系统中设蓄能器、消振器和滤波器;改进液压装置的安装方式,正确安装液压泵和管道;选择粘度适中、又有良好的消泡性的油液;防止液压冲击;及时修复或配换各液压元件中有关零件。随着数控机床液压技术向高速、高压和大功率方向的发展,液压系统故障越来越被人们重视。故障诊断的自动化、远程智能化是液压系统故障诊断的研究方向。参考文献1刘忠,杨国平.工程机械液压传动原理、故障诊断与排除M.北京:机械工业出版社,2005.2杨小强,肖燕妮,严骏.基于案例分析技术的液压系统故障诊断J.机床与液压,2005(1:190-196.3王伟.数控机床液压系统引发的故障及诊断技术J.液压与气动,2006(9:7880.数控机床液压系统的维护和故障诊断黄俊章(江苏省盐城技师学院江苏盐城224002摘要