、ｌ违 匐 出 数控机床液压系统常见故障分析 Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｎｇｉｎｅ ｂｅｄ ｈｙｄｒａｕＨｃ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｍｏｎ ｆａｕｌｔ ａｎａｌｙｓｉｓ 王宏颖，朱成俊 ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ｙｉｎｇ．ＺＨＵ Ｃｈｅｎｇ－ｊｕｎ （河南工业职业技术学院，南阳４７３００９） 摘要：数控机床液压系统产生故障一般不易排除。本文从数控机床液压系统产生的振动故障、噪声故 障、冲击故障、爬行故障、卡紧故障、温升故障五个方面详细阐述了机床液压系统的故障及；－－１｝ 除方法。希望通过长期实践积累总结出的故障排出方法能够给大家以借鉴。 关键词：机床；液压系统；故障；分析；爬行 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ００９－０１ ３４（２０１ ０）１ Ｏ（下）－Ｏｌ ２２－０３ Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ０．１ ０（下）．３８ ０引言 数控机床液压系统内部情况观察不到，一般 较难直接判断出产生故障的主要原因。本文从液 压系统振动和噪声、液压系统的冲击、液压系统 的爬行、液压系统的卡紧、液压系统的温升五个 方面阐述了液压系统的常见故障。 弯曲，以降低吸油速度，减少管道阻力； ２）选用适当的吸油滤油器，并且要经常检查 清洗，避免阻塞； ３）液压泵的吸入高度要尽量小５）使用正确的配管方法。 （＜５００ｍｍ）； ４）避免因油的粘度过高而产生吸油不足； １．２液压泵的吸空现象 故障分析：液压泵的吸空主要是指泵吸进的 １液压系统振动和噪声 １．１液压泵吸油管路的气穴现象 故障分析：一般石油基液压油在大气压力和 室温下，通常能吸收大约９％（按体积计算）的空 气。溶解的空气并不改变流体的粘性。溶解于流 体中的空气量与流体表面接触的空气压力有关。 液压泵工作时，如果吸油管路阻力很大，油液来 油中混有空气。这种现象的发生不仅容易引起气 蚀，增加噪声，而且还影响液压泵的容积效率， 使工作油液容易变质，所以这是液压系统中不允 许存在的现象。产生吸空现象的原因还有：油箱 中的油液不足；吸油管浸入油箱太浅；吸油泵吸 油位置太高；油液粘度太高；液压泵的吸油口通 流截面过小，造成吸油不畅；滤油器表面被污物 阻塞；管道泄漏或回油管没有浸入液面以下而造 成大量空气进入油液中。 排除方法： 不及填充泵腔，造成局部真空，形成低压。当压 力低到油的“空气分离压”时，工作油液内溶解 的空气就大量分解出来，游离成气泡。如果形成 的压力极低，达到油的饱和蒸汽压时，则油的蒸 汽和空气一起大量析出，形成油的沸腾现象。随 １）液压泵本身及吸油管连接处要严格密封。 着泵的运转，这种混在油中的气泡一起被带进高压 区。由于高压作用，气泡被击破，然后迅速缩小、 ２）油箱中要设置隔板，延长气泡从油中分离的 时间。回油管要以的斜切口面朝箱壁并尽可能远离液 压泵吸入并靠近箱壁插入油中。回油流速不应太高。 ３）吸油管一定要浸入油箱的２／３深度处，尽量 缩短吸油管长度，有效地防止过量空气浸入。 溶解和消失。在气泡被击破的瞬时，局部范围产生 幅值很大的高频冲击力，有时可高达１５０￣２００Ｍｐａ， 还伴随有局部高温。这种高频液压冲击作用，一 方面要对元件的金属表面引起破坏作用，产生金 属剥落、麻点等所谓“气蚀”现象，另一方面使 泵产生很大的压力波动，激发成高频噪声。 排除方法： ２液压系统的冲击 ２．１液流换向时产生的冲击 当换向阀移到中间位置时，压力油液突然与 液压缸切断，此时由于运动部件及液流的惯性作 １）增加吸油管直径，减少或避免吸油管道的 收稿日期：２０１０－０５－２１ 作者简介：王宏颖（１９７９一），女，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，本科，研究方向为数控技术、ＣＡＤ／ＣＡＭ。 ［１２２］ 第３２卷第１Ｏ期２０１０—１０（下） ｌ ｌＩ５ 似 用，使液压缸一端油腔中的油液受到压缩，压力 突然升高，而另一端油腔中压力下降，形成局部 真空。因此液流换向时便产生液压冲击。为此， 换向阀阀芯控制边作成锥角，或开轴向三角槽， 锥角一般可取～，锥长视密封边长度而定，使换 向阀换向时，液流运动状态逐渐改变。 ２．２节流缓冲装置失灵引起的液压冲击 １）液压端部缓冲内圆磨床工作台换向缓冲 结构设置在工作缸的一端，当工作台移到端点 时，缓冲柱塞进入端盖的柱塞孔内，使孔内油液 经节流槽回油箱，使工作台逐渐制动。当缓冲柱 塞外与端盖柱塞孔因磨损而配合间隙过大时，制动 锥或制动三角缓冲槽不起缓冲作用，便会形成较大 的液压冲击。对此应修复或研配缓冲柱塞，可根据 柱塞孔的实际尺寸，确定其配合间隙，在将缓冲柱 塞磨圆后，镀一层硬铬，再磨至所需尺寸精度。 ２）带节流阀的缓冲装置在组合机床所使用的 液压缸常带节流阀的缓冲装置。当活塞移动到行 程终点时，活塞上的缓冲柱塞与液压缸端盖上的 柱塞孔配合间隙较小，无缓冲油液通过，使缓冲 柱塞端的油液经端盖４，；ｆＬ回油，而在小孔的通路 上设置可调节的节流阀，以使活塞运动缓冲。如 果调节不当或堵塞，也会产生液压冲击。类似的 缓冲装置在磨床上也常用。 ３）电动换向阀换向冲击为了消除电动换向 阀换向动作快而产生的换向冲击，可改换成电液换 向阀组，使换向时有过渡过程，以减小换向冲击。 ３液压系统中的“爬行＂ “爬行”是液压传动中经常出现的不正常运 动状态。轻微地“爬行”使运动件产生目光不易 觉察的振动，显著的“爬行”使运动件产生大距 离地跳动。“爬行”现象是很有害的，因此消除 “爬行”现象对于改善液压系统稳定性和提高机 床加工精度是非常重要的。 ３．１驱动刚性差引起的“爬行” 故障分析：空气进入油液中后，一部分溶于 压力油液中，其余部分就形成气泡浮游在压力油 中。因为空气有压缩性，使液压油产生明显的弹 性，造成驱动刚性差而引起“爬行”。空气混入 液压系统中的原因是： １）在往复运动的零件之间，需要有一定的配 合间隙，空气易从这些间隙混入。 ２）液压管接头松动或密封不严，空气由此进 入系统中。 ３）液压元件的精度差，密封件性能不良而造 成各种泄漏。 ４）吸油管设置不当而吸入空气，或因被污物 堵塞而形局部真空。 ５）油箱中油液不足或吸油管插入深度不够造 成吸油时吸入空气。 ６）液压系统中局部压力低于空气的分离压 力，使溶于油液中的空气分离出来。 ７）系统设计不合理，在机床停止工作时，液 压缸左、右腔互通并通回油路，油液在位能作用 下流回油箱，在系统中形成局部真空，空气从各 个渠道进入系统。针对上述故障排除方法： １）在制造和修配零件时，应严格达到公差要 求，装配保证配合间隙。 ２）紧固各管道连接处，防止泄漏。 ３）均匀紧固各接合面处的连接螺钉，密封垫 应均匀，不允许用多层纸垫。 ４）油箱中进出油管应保持一定的距离，也可 增加隔板使之隔开。 ５）清除附着于滤油器上的脏物，应采用容量 足够的滤油器。 ６）油箱要保证足够油液，使之不低于油标指 示线。 ７）为了保证系统中各部分能经常充满油液应 在泵出口处安装单向阀，在回油路上设置背压阀。 ８）改进液压系统，设法防止系统中出现局部 真空，并设置必要的排气塞或放气阀。 ３．２液压元件间隙大而引起的“爬行” ３．２．１运动件低速运动引起的“爬行” 运动件低速运动时，一旦发生干摩擦，阻力 增加。这时要求液压泵提高压力，但由于液压泵 间隙大而严重漏油，不能适应执行元件因阻力的 变化而形成的压力变化而产生“爬行”。此时应 修复或更换液压泵内的零件，保证装配要求的间 隙，以减少液压泵的泄漏。 ３＿２＿２控制阀失灵引起的“爬行” 各种控制阀的阻尼孔及节流口被污物堵塞， 阀芯移动不灵活等，使压力波动大，造成推力或 流量时大时小而产生“爬行”。因此要经常保持 油液清洁，定期清洗并更换，加强元件的维护保 养，以防液压油污染。 第３２卷第１Ｏ期２０１０—１０（下） ［１２３］ 、ｌ 甸 似 ３．２．３元件磨损引起的“爬行” 由于阀类零件磨损，使配合间隙增大，部分 高压油与低压油互通，引起压力不足。另外液压 缸活塞与缸体内孔配合间隙因磨损而增大，发 生内泄漏，使液压缸两腔压差减小，以致推力减 小，致使在低速时因摩擦力的变化而产生“爬 行”。具体措施是认真检验配合间隙，研配或重 做元件，保证配合间隙，并更换已损坏的封件。 ３．３孔摩擦阻力变化引起的“爬行” ３．３．１润滑油不良引起的“爬行” 润滑不充分或润滑油选用不当会引起“爬 行”。因此应调节润滑油的压力与流量，油的流 量应适当，否则会使运动件上浮而影响加工精。 ３．３．２液压缸出现故障引起的“爬行” 液压缸中心线与导轨不平行，活塞杆局部或 全长弯曲，缸筒内圆被拉毛刮，活塞与活塞杆不 同轴，缸筒精度达不到技术要求，活塞两端油封 调整过紧等因素会引起“爬行”。采取措施是逐 项检验液压缸的精度及损伤情况，并进行修复或 更新。液压缸安装精度应符合技术要求。 ３．３．３导轨引起的“爬行” 机床导轨精度达不到规定要求，局部金属表 面直接接触，油膜破坏，出现干摩擦或半干摩擦。 由于修刮或配磨，使金属面接触不良，油膜不易形 成。这种情况常出现在新机床或刮研导轨的机床 中。另外多导轨出现接头不平，导轨油槽结构形式 不合理，也易产生“爬行”。具体措施是重新修复 导轨。在修刮导轨前，应校正机床安装水平。若两 导轨面接触不良，可在导轨接触面上均匀地涂上一 层薄薄的氧化铬，手动对研，以减少刮研点所引阻 力，对研后必须清洗干净，并加上一层润滑油。 ３．３．４导轨结构故障引起“”爬” 当导轨间隙的楔铁或压板调得太紧或弯曲， 也易造成“爬行”。应当重新调整，配刮，使运 动件无阻滞现象。 ４液压系统中的卡紧 液压系统中产生液压卡紧，一般是指当阀芯 停止运动一段时间（大约２￣５ｍｉｎ）后，产生很大阻 力，致使阀芯重新移动十分困难。这种现象容易 增加滑阀的磨损，降低元件的使用寿命，同时会 使系统运行产生不良后果。 ４．１油液中极性分子的吸附作用 ［１２４１ 第３２卷第１Ｏ期２０１０—１０（下） 在产生液压卡紧之后，由于油液中的极性分 子的吸附作用，使液压卡紧现象会在稍长的时间 才会消失。 ４．２杂质楔入间隙引起的液压卡紧 油液中杂质楔入间隙也会形成液压卡紧。因 此应在阀芯上开有环形平衡槽，又称均压槽，以 减小径向不平衡力。同时应严格控制阀芯与阀 孔的制造精度，配合间隙要合理，过大会增加泄 漏，过小则会在温度过高时，阀芯会因热膨胀卡 死。另外要精密过滤油液，保证油液的洁净度。 ４．３径向力不平衡引起的液压卡紧 液压滑阀副几何形状误差和同轴度变化引起径 向不平衡的液压力，是产生液压卡紧的主要原因。 ５液压系统中的温升 １）液压系统设计不合理 液压系统在工作过程中有大量压力损失而使 油温过高，诸如液压元件规格选用不合理；系统 中存在多余的元件和回路；节流方式不当；系统 在非工作过程中，无有效的卸荷措施，使大量的 压力油损耗而使油液发热。因此可针对上述不合 理设计，给予改进完善。 ２）压力损耗大使压力能转换为热能最常见的 是管路设计、安装不合理，致使压力损失加大管路保 养清洗不及时所造成。应在调试、维护时给予改善。 ３）容积损耗大而引起的油液发热 应在液压泵、各连接处、配合间隙等处，防 止内外泄漏、减少容积损耗。 ４）机械损耗大而引起的油液发热 机械损耗经常是由于液压元件的加工精度和 装配质量不良，安装精度差、密封件安装不当而 造成的。特别是密封件松紧调整要合理，使得密 封装置密封性能良好，主要从改进密封结构，并 按规定的压缩量调整，以减少摩擦阻力。 ５）压力调整过高而引起的 不能在不良的工况下，采用提高系统压力来保 证正常工作。这样会增加能量损耗，使油液发热。 参考文献： ［１］武蕴馥，等．浅谈机床液压系统的常见故障及检查方法．机 床与液压．２００６． ［２】余之泳．机床液压及润滑设备维修手册．机械工业出版社， １９９８． 【３］龚明．机床液压工作台爬行故障分析与对策．机械工人（冷 加工）．２０００．