数控机床液压与气压系统常见故障与诊断

李华芳

(陕西工业职业技术学院 数控工程学院，陕西 咸阳 712000)

在数控加工技术愈发成熟的趋势下，机床设备也开始走向自动化与智能化，精确度也逐渐提高。但是，在现代化机床整机自动化中，不仅有数控系统，还需配置液压传动与气压传动装置，以此作为整机实现自动化的辅助。不论数控机床类型，液压与气压传动都可以实现有效传动与科学控制[1]。

1 数控机床液压与气压系统常见故障

1.1 油液污染

就数控机床液压系统来讲，油液污染属于典型性突出问题，同时也是导致传动系统故障的关键要素。在实际使用时，由于液压系统制造与组装等阶段，会伴有一定污染物，并且机床工作环境太过恶劣，一旦系统密封性不佳，极有可能会进入污染物，以此引发油液污染。在液压系统油液污染程度超出允许范围时，则会直接威胁液压系统运转，甚至还会导致传动系统报废等严重状况。另外，部分加工制造企业并不注重数控机床维护与保养，过于形式化，造成液压系统污染物难以快速有效清理彻底，长期下去，势必会对液压系统运转的安全性造成影响。

1.2 系统振动与噪音

液压系统振动与噪音十分常见，如果处理不及时，就会阻碍数控机床有效运转，这样一来，既会降低产品合格率，又会降低运行效率，缩减机床使用寿命。此外，太过剧烈的振动与噪声也会威胁工人身体健康与正常休息，尤其是听觉方面。液压系统在数控机床运行时，造成振动与噪音的原因各式各样。数控机床运行具备自身固有工作频率，液压系统也具备固定工作频率，二者在运转时容易发生共振，这也是造成系统振动的要素。而且液压系统在运转时，泵内会进入一定空气，而压力泵高压会导致气泡快速排出，形成脉冲，引发系统噪声[2]。

1.3 系统油温过高

在液压系统中，液压油发挥着重要介质作用，温度与系统使用效率密切相关，以此影响了数控机床顺利运行。一般来说，油温处于40～50 ℃是最佳状态，可以充分发挥液压系统效率。但是，液压元件匹配设计不合理，油液型号与粘度不符合标准等，都会导致系统内部生成热量，促使油温过高。与此同时，系统冷却效果较差，无法有效快速散热，也会造成油温上升。系统油温上升会直接影响数控机床的正常运转，主要体现在橡胶密封件软件，密封效果大大降低。并且油液在高温状态下，容易氧化生成杂质，堵塞管件的缝隙，造成压力阀失灵。

1.4 系统爬行

系统爬行故障会严重影响数控机床正常工作，导致零部件加工效率与质量快速下降。在实际使用时，导致系统爬行的因素非常复杂，但是总体可划分为两大方面。其一，系统爬行经常出现在低速运行环节，这是由于低速运行过程中，接触面逐渐增加，摩擦随之加剧，从而引发爬行现象。其二，数控机床正常使用时，势必会发生元件磨损现象，以此导致元件缝隙加大，密封性较差，直接影响液压缸推力，引发爬行故障[3]。

1.5 系统压力异常

一般情况下，系统运转会发生压力不足或者不稳定等各种异常现象，导致卡紧装置力度不充足，造成机械零部件精确度难以达到规定标准，严重影响机床稳定有序运行。造成液压系统压力异常的因素各式各样，主要有液压系统压力泵生产不达标，液压系统油箱漏油引发严重缺油现象，杂质堵塞管道造成油路不通畅等。

1.6 PCB数控机床气压系统故障

三坐标的连续控制专门加工线路板数控机床加工，气压传动系统对主轴夹头加紧与松开、机械手取刀与放刀、Z轴压力脚、气压驱动机械手气压缸驱动等等进行科学有效控制。PCB数控机床气压系统常见故障主要包括：主轴夹头夹刀过松，甚至存在掉刀现象；机械手取刀与放刀不到位；机械手抓刀力不足[4]。

2 数控机床液压与气压系统故障诊断

2.1 故障诊断流程

首先，看。观察系统运转的速度、压力值、油液、振动与加工的零部件质量。看速度可基于对液压缸运动情况的详细观察，即出现跳跃，或者走停相间，导致流量出现异常。其次，听。即泵与回流管出油口等位置状况，通过听系统的振动与噪声，可以准确判断故障位置与原因，并及时采取维修措施。再次，摸。即系统表层温度、连接件松紧、振动与爬行等状况。然后，闻。即液压系统橡胶件，在温度比较高的时候，可以采用闻味的方式，对油液进行详细检查。随后，阅。对系统设备档案资料进行详细查看，观察系统是否出现故障，通过记录寻找故障原因，并从系统日检卡或定检卡中获得有价值的信息，同时还要查看维修保养记录，获得更多有效信息，及时排除故障。最后，问。针对操作人员与管理人员，询问设备相关情况，以此使得维修人员准确判断，并利用仪器设备检查系统，明确 故障位置与原因，采取措施加以处理与保养[5]。系统故障诊断具体流程如图1所示。

图1 系统故障诊断流程

2.2 故障诊断方法

故障诊断员工达到故障现场，应先通过操作人员充分了解系统故障表现形式，询问系统以前运行是否出现故障预兆。系统故障大部分并非突发性的，而是在一定征兆后才衍生的，因此，通过操作人员了解并分析，有利于为进一步诊断故障提供有效依据。在了解故障状况之后，与故障机床液压系统维修保养记录进行对比分析。即通过详细分析维修保养记录，可找到系统薄弱点与故障多发类型，以此与初始判断比较分析。此外，维修记录还能作为制定新型维修方案的重要根据，从而有效提升系统故障解决效率与水平。在明确故障类型与维修保养方案后，还能就维修方案诊断系统故障。即明确故障准确位置，以此采取具有针对性的措施快速有效解决故障。依据故障诊断结论，确定是否需要进行元件更换，或者修复处理。在排除系统故障后，还需要全面记录故障具体情况与诊断过程、采用措施，以此为后续故障检测与诊断工作提供帮助。

为了有效保障系统故障诊断效率与质量，在此基础上，还要求技术人员在日常工作过程中，积极吸收更多新专业技术知识，充分掌握并了解液压系统与气压系统运行原理与机制，并明确系统构成元件的作用，做到全方位了解，这样一来，才能够快速准确诊断故障，制定出有效的、可行的解决对策，从而实现对系统的科学管理与维护，以此延长系统使用寿命[6]。

3 实例分析

某机床液压系统与气压系统在快退动作的时候，发生了先朝向零部件方向冲击，再进行快退动作的现象，不仅对加工精确度造成了直接影响，而且在工人发现时，已经出现了大量废品。对此环节运行原理与机制进行详细分析，系统原理具体如图2所示。

图2 系统工作原理

从图2可知，此系统利用进口节流进行速度调节，通过液压泵定量，而三位四通换向阀的中位机能为Y型，即换向时一侧是油压，一侧是负压，很容易造成液压冲击，换向稳定性较差，但是位置的精确性相对较好。工作原理是，在液压缸快退动作的时候，二位二通阀与三位四通换向阀需要同时进行换向操作，这主要是因为三位四通换向阀的时间滞后，造成二位二通阀接通时，部分压力油进入了液压缸工作腔中，导致液压缸发生前冲，在三位四通换向阀换向完成之后，液压油才会全面进入液压缸有杆腔中去，而无杆腔中的液压油才会回流到油箱中。

由此可知，系统出现故障主要是由于设计不合理造成的，对此进行系统优化，在二位二通阀与节流阀上并联单向阀，即图2(b)所示。在液压缸快退动作的时候，无杆腔液压油以单向阀为载体回流到油箱中，促使二位二通阀依旧保持在关闭的状态下，以此防止液压缸发生前冲，有效排除故障，保证系统正常稳定运转[7]。

4 结 论

总之，当下我国数控机床技术正在迅速更新发展，然而液压系统与气压系统存在一些常见故障，会对数控机床发展造成严重影响，这就需要技术人员在充分掌握专业知识的基础上，不断更新自身知识体系，并全面了解掌握故障诊断技术。本文对数控机床液压系统故障与气压系统常见故障的详细分析，并提出了科学可行的系统故障诊断流程与措施，能够在很大程度上解决液压与气压系统故障，并进一步保证零部件生产整体质量。