數(shù)控機(jī)床液壓故障診斷與維修
(1)概述
某MJ-50型數(shù)控車床是兩坐標(biāo)連續(xù)控制的臥式車床。其卡盤夾緊與松開、卡盤夾緊力的高低壓轉(zhuǎn)換、回轉(zhuǎn)刀架的松開與夾緊、刀架刀盤的正反轉(zhuǎn)、尾座套筒的伸出與退回都是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的。該液壓系統(tǒng)采用變量葉片泵供油，各電磁閥電磁鐵的動(dòng)作是由數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制實(shí)現(xiàn)的。圖E是它的液壓系統(tǒng)原理圖。
系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)對象有卡盤、回轉(zhuǎn)刀架、尾座套筒、靜壓導(dǎo)軌、液壓撥叉、變速液壓缸、主軸箱的液壓平衡與液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手和主軸的松刀液壓缸等。數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)引發(fā)的故障有：①主軸部件切削振動(dòng)大、齒輪和軸承損壞、主軸無變速、主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)、主軸發(fā)熱、液壓變速時(shí)齒輪推不到位；②絲杠螺母潤滑不良；③轉(zhuǎn)塔刀架沒有抬起動(dòng)作、轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位速度緩慢或不轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)塔刀重復(fù)定位精度差、刀具不能夾緊、機(jī)械手換刀速度過快；④尾座頂不緊或不運(yùn)動(dòng)；⑤導(dǎo)軌潤滑不良。
液壓系統(tǒng)的故障嚴(yán)重地影響了數(shù)控機(jī)床的正常工作，如數(shù)控機(jī)床主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度，功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率，自動(dòng)變速、準(zhǔn)停和換刀等影響機(jī)床的自動(dòng)化程度。因此，高效率地查找液壓故障顯得尤其重要。
(2)故障檢測排序
一般情況下人們都采用現(xiàn)場診斷技術(shù)來診斷數(shù)控機(jī)床的液壓故障，由現(xiàn)場維修人員使用一般的檢查工具或通過感覺器官的問、看、聽、摸、嗅等對機(jī)床進(jìn)行故障診斷。目前，現(xiàn)場診斷技術(shù)被廣泛采用，但它需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為了高效率地查找液壓故障原因，必須設(shè)定一個(gè)合理的故障檢測次序。確定故障檢測次序有兩個(gè)原則：一是根據(jù)故障原因可能性大小排序；二是根據(jù)元件或部件的拆卸和裝配的難易程度排序。
①按故障原因可能性大小排序 在故障分析過程中，應(yīng)先對最可能存在的故障懷疑點(diǎn)作深入的檢查，排除后，再檢查可能性相對較大的故障懷疑點(diǎn)。確定故障原因可能性大的依據(jù)如下。
a．比較明顯地出現(xiàn)與故障原因相關(guān)的特征信息的元件出故障的可能性大。如圖E所示MJ-50型數(shù)控車床在工作中若卡盤、刀架、尾座套筒的運(yùn)動(dòng)都不正常，則應(yīng)該首先懷疑各個(gè)分支油路的公共部分——液壓油、過濾器、液壓泵和公共管路是否通暢。
b．在相同情況下，先檢查使用時(shí)間長的元件、負(fù)載率高的元件、被證明是質(zhì)量差易出故障的元件以及對液壓油污染敏感的元件。也可按照有關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)論確定故障原因可能性的大小，就是當(dāng)出現(xiàn)故障以后，根據(jù)長年積累獲得的統(tǒng)計(jì)結(jié)論，先檢查概率值大的故障點(diǎn)。
②按拆卸與觀測的難易程度排序 面對液壓故障的多種可能原因，在各種故障原因可能性大小并不清楚的情況下，應(yīng)按照拆卸分解及觀測液壓元件的難易程度設(shè)定檢測次序，即先檢查比較容易觀察測試或易于拆卸的元件與環(huán)境因素（如油、電氣系統(tǒng)、冷卻水等），再檢查較難拆卸的元件，特別是體積大、質(zhì)量大的元件；先檢查外部因素，再檢查元件內(nèi)部；先檢查比較簡單的元件，再檢查結(jié)構(gòu)功能比較復(fù)雜、其狀況不甚明了的元件。就各元件而言，應(yīng)先檢查閥，再檢查泵，最后檢查液壓缸與液壓馬達(dá)。
(3)診斷舉例
某MJ-50型數(shù)控車床故障癥狀為尾座套筒在工作中突然停止運(yùn)行，如何檢測這一故障呢？
首先讀懂系統(tǒng)圖。由圖E所示液壓系統(tǒng)知，尾座套筒的工作原理如下。
①當(dāng)電磁鐵5YA斷電、6YA通電時(shí)，套筒伸出。此時(shí)進(jìn)油路為：油箱→過濾器→泵→單向閥→減壓閥8→閥5（左位）→液壓缸無桿腔；回油路為：液壓缸有桿腔→單向調(diào)速閥11→閥5（左位）→油箱。
套筒伸出時(shí)的工作預(yù)緊力大小通過減壓閥8來調(diào)整，并由壓力表13顯示，伸出速度由調(diào)速閥11控制。
②當(dāng)5YA通電、6YA斷電時(shí)，套筒退回。此時(shí)進(jìn)油路為：油箱→過濾器→泵→單向閥→減壓閥8→閥5（右位）→單向調(diào)速閥11→液壓缸有桿腔；回油路為；液壓缸無桿腔→閥5（右位）→油箱。
然后聯(lián)系尾座工作原理分析故障原因有：壓力不足、泄漏、液壓泵不供油或流量不足、液壓缸活塞拉毛、磨損或密封圈損壞、液壓閥斷線或卡死等。
針對以上這些故障原因，按照拆卸分解及觀測液壓元件的難易程度設(shè)定檢測次序如下。
①檢查卡盤、回轉(zhuǎn)刀架的運(yùn)動(dòng)按下卡盤、回轉(zhuǎn)刀架的運(yùn)動(dòng)按鈕：若運(yùn)動(dòng)正常，則可排除液壓泵裝反，液壓泵轉(zhuǎn)向相反、定子偏心方向相反、泵轉(zhuǎn)速太低而使葉片不能甩出、葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡死、油的黏度過高而使葉片運(yùn)動(dòng)不靈活等故障原因。接下來進(jìn)行②～⑩步驟的檢查；否則進(jìn)行第②步，檢查油箱若沒問題，則依次檢查過濾器、吸油管是否堵塞、油的黏度是否過高、泵是否調(diào)節(jié)不當(dāng)或損壞。
②查看系統(tǒng)管道、接頭、元件處是否有泄漏。
③檢查油箱油位，看看是否在最低油位以上，吸油管、過濾器是否露出油面，回油管是否高出油面而使空氣進(jìn)入油箱。
④手動(dòng)操縱方向控制閥5（電磁閥通過電磁鐵兩端的手動(dòng)按鈕推動(dòng)），如果閥芯推不動(dòng)，說明是方向閥出了故障。如果方向閥可以換向，且液壓缸動(dòng)作了，說明是電磁閥的電氣線路出了故障。如果液壓缸還不能動(dòng)作，則進(jìn)行第⑤步檢查。
⑤手動(dòng)操縱單向調(diào)速閥11，將單向調(diào)速閥開口調(diào)大，若液壓缸動(dòng)作了，說明是單向調(diào)速閥11堵塞了；否則將單向調(diào)速閥旋鈕調(diào)至最松，然后進(jìn)行第⑥步檢查。
⑥調(diào)節(jié)減壓閥8，若液壓缸動(dòng)作了，說明是減壓閥堵塞或調(diào)節(jié)不當(dāng)；否則將減壓閥旋鈕調(diào)至最松，然后進(jìn)行下一步檢查。
⑦檢查泵站壓力方向閥5處于中位，查看泵出口處壓力表14的讀數(shù)是否調(diào)至設(shè)定值。如果不是，做下列檢查：a．壓力表開關(guān)是否打開了，壓力表是否損壞；b．液壓泵15壓力調(diào)節(jié)彈簧是否過松；c．吸油過濾器是否部分堵塞、容量是否不足；d．吸油管是否部分堵塞；e．泵是否損壞、是否有嚴(yán)重的內(nèi)泄漏將泵壓力調(diào)高。再控制換向閥換向，液壓缸應(yīng)動(dòng)作，如果液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度滿足工作要求，故障就排除了，如果速度不能滿足要求，則需修理液壓泵；如果在泵壓力值調(diào)高后液壓缸仍不能動(dòng)作，則進(jìn)行下一步檢查。
⑧將方向控制閥5切換至右位，查看壓力表13的讀數(shù)。如果讀數(shù)與主壓力表14讀數(shù)不接近，說明右邊管路、單向調(diào)速閥11堵死；如果接近，說明沒有堵死。
⑨上述工作做完以后，仍沒有排除故障，那么可能就是液壓缸出故障了。首先不要’急于拆卸液壓缸，把方向閥打開到左位或右位，啟動(dòng)液壓泵一段時(shí)間以后，仔細(xì)摸一摸整個(gè)缸壁，看看是否有局部發(fā)熱處。如果活塞處密封損壞了，就會(huì)有油液從高壓腔漏至低壓腔，油液從狹窄的縫隙流過時(shí)，液壓能便轉(zhuǎn)化為熱能；如果沒有局部熱點(diǎn)，進(jìn)行下一步檢查。
⑩拆開液壓缸另一端的管接頭t1，把它連接到一個(gè)三通管接頭上，三通的另外兩端分別接壓力表與截止閥，方向閥5換向至左位，讀壓力表的讀數(shù)。同樣，如果讀數(shù)與主壓力表14讀數(shù)不接近，說明管路堵死；如果接近，說明沒有堵死。如果管路無堵塞，進(jìn)行下一步。
⑥拆卸分解并檢測液壓缸。
(4)小結(jié)
液壓傳動(dòng)故障的發(fā)生也是有一定條件和規(guī)律的。在工作中嚴(yán)格按使用說明書的要求來操作可大大降低故障發(fā)生率。發(fā)生故障時(shí)先讀懂系統(tǒng)圖，后按照合理的故障檢測次序去查找原因、排除故障并不困難。