数控机床中气动系统的故障诊断与维修.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 l 0年 第 1 1期 数控机床 中气动 系统的故障诊断与维修 石金艳 范芳洪 罗友 兰 湖南铁 道职业 技术 学院 ， 湖南株 洲4 1 2 0 0 1 摘要 论文阐述 了气动系统在数控机床上的应用 以及气动系统的维护 与保养 ， 并针对 H T 6 3 5 0卧式加工中心气动系统 的几例故障进 行 了诊断与维修。 关键词 数控机床 ； 气动系统 ； 故 障诊断 ； 维修 中图 分类 号 T H1 3 8 ．9 文 献标 识 码 A 文 章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 1 - 0 0 3 2 0 3 F a i l u r e D i a g n o s i s a n d M a i n t e n a n c e o f Pn e u m a t i c S y s t e m i n t h e NC M a c h i n e S HI J i n - y a n F A N F a n g h o n g LU O Yo u - I o n H u n a n R a i l w a y P r o f e s s i o n a l T e c h n o l o g y C o l l e g e ，Z h u z h o u 4 1 2 0 0 1 ，C h i n a Abs t r ac t The p a p e r d e s e rib s t he a p p l i c a t i o n o f p n e uma t i c s y s t e m i n n ume r i c a l c on t r o l ma c h i n e t o o l s a n d t he ma i nt e na nc e o f p ne u ma t i c s y s t e m． Ai mi n g a t HT 6 3 5 0 h o riz o n t a l ma c h i n i n g c e n t e r ， a f e w e a s e s o f p n e u ma t i c s y s t e m f a i l u r e a r e d i a g n o s e d a n d ma i n t a i n e d ． Ke y W o r d s N C ma c h i n e ； p n e u ma t i c s y s t e m； f a i l u r e d i a g n o s i s ； ma i n t e n a n c e O 引言 由于气动 装 置的气 源 容易 获得 ， 且 结构 简单 ， 工 作 介质 不 污 染环 境 ， 工 作 速 度快 ， 动作 频 率 高 ， 因此 在 数 控 机床 上也 得 到广 泛应 用 ，通常 用来 完 成频 繁起 动 的 辅助工作。如机床防护门的自动开关 ．主轴锥孔的吹 气 ． 自动吹屑清理定位基准面等。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。 在气 动 系统 中 ， 由于 客观上 气 动元 器件 、 辅 件质 量 不稳定和主观上使用 、 维护不当， 且系统 中各元器件和 工作介质都是在封闭管路内工作，不像机械设备那样 直观 ，也不像电气设备那样可利用各种检测仪器方便 地测量各种参数 ， 仅靠有 限的几个压力表 、 流量计等来 指示系统某些部位的工作参数． 其他参数难以测量 ， 而 且一般故障根源有许多种可能，这都给气动系统故 障 诊断带来一定困难 。各种气动元器件在机床工作过程 中的状态直接影响着机床的工作状态 。 l 气 动系统维护 的要点 1 保证供 给洁 净 的压 缩空气 。压缩 空气 中通常都 含有水分 、 油分和粉尘等杂质 。水分会使管道 、 阀和气 收 稿 日期 2 0 1 0 0 3 0 2 作者简介 石金艳 1 9 8 3 一 ， 女 ， 湖南邵阳人， 硕士， 现 任教于湖南铁道职业 技术学 院机电系。 缸腐蚀 ； 油分会使橡胶 、 塑料和密封材料变质 ； 粉尘造 成 阀体动作 失灵 。选用合 适 的过滤器 ， 可 以清除压缩 空 气中的杂质 ， 使用过滤器时应及时排除积存 的液体 ， 否 则当积存液体接近挡水板时， 气流仍可将积存物卷起。 2 保证空气中含有适量的润滑油。大多数气动执 行元件和控制元件都要求适度的润滑。如果润滑不良 将会发生 以下故障 ① 南于摩擦阻力增大而造成气缸 推力不足 ， 阀芯动作失灵 ② 由于密封材料的磨损而造 成空气泄漏 ； ③ 由于生锈造成元件的损伤及动作失灵 。 润滑的方法一般采用油雾器进行喷雾润滑 ，油雾器一 般 安装 在 过滤 器和 减压 阀之 后 。油 雾器 的供 油量 一般 不 宜 过 多 ， 通常 每 1 0 m， 的 自由空 气供 l m L的油 量 即 4 0 ～ 5 0滴 油 。 检 查润 滑是 否 良好 的一个 方法是 找一张 清 洁的 白纸 放 在换 向 阀的排 气 口附 近 ，如果 阀在 工作 三 至 四个循环 后 ． 白纸上 只有 很轻 的斑 点 时 ， 则 表 明润 滑是 良好 的 。 3 保持 气动 系统 的密封性 。漏 气不仅 增加 了能量 的消耗 ， 也会导致供气压力的下降 ， 甚至造成气动元件 工作失常。严重的漏气在气动系统停止运行时， 由漏气 引起 的响声 很容 易 发现 轻 微 的漏气 则 利用仪 表 ， 或用 涂抹肥皂水的办法进行检查。 4 保 证气 动元件 中运 动零件 的灵敏 性 。从 空气压 缩 机排 出 的压 缩 空 气 ， 包 含 有 粒 度 为 0 ． 0 1 ～ 0 ． 0 8 1 m 的 - 一一 0 一- - - 一 - - 一 - 一 一 - - - 一 一 一* - 一 - - - 一 -- - 一- - 一 一十 -- - 十一 一 - 一 一 - - Pr a g ue ， Cz e c h Re pu bl i c ， Au g u s t 1 72 2， 2 00 3．Pr i n c i pa l a n d Ap p l i c a t i o n s． N． Y． Ma r c e l De kk e r ， I n c ． ， 【 4 】 【 1 】 Mu l l e r H K ，N a u B S ， Hu i d T e c h n o l o g y S e a l i n g 1 9 9 8 ． 3 2 ； 3 气动 系统故 障维修 2例 压缩机油微粒，在排气温度为1 2 0 ～ 2 2 0 C 的高温下． 这 些 油粒 会 迅 速 氧 化 ， 氧 化 后 油 粒颜 色变 深 ， 黏 性 增 大 。 并逐 步 由液 态 固化成 油泥 。这 种 I． L m 级 以下 的颗 粒 ． 一 般过 滤器 无 法滤 除 。 当它 们进 入 到换 向 阀后 便 附 着在 阀 芯上 ， 使 阀 的灵 敏 度 逐 步 降 低 ， 甚 至 出现 动 作 失 灵 。 为了清除油泥， 保证灵 敏度 ， 可在气动系统的过滤器之 后 ， 安装 油雾 分离 器 ， 将 油 泥分 离 出来 。此 外 ， 定期 清洗 阀也可以保证阀的灵敏度。 5 保证 气动装置具有合适 的工作压力 和运动速 度。调节工作压力时 ， 压力表应当工作可靠 ， 读数准确。 减压阀与节流阀调节好后 ，必须紧固调压阀盖或锁紧 螺 母 ， 防止松 动 。 2 气 动系统 的点检 与定检 1 管 路系 统点 检 。 管路系统点检主要 内容是对冷凝水和润滑油的管 理 。冷凝水的排放 ，一般应 当在气动装置运行之前进 行 。 但是 当夜 间温 度低 于 0 ℃时 ， 为 防止 冷凝水 冻 结 ， 气 动装置运行结束后 ， 应开启放水阀门排放冷凝水。补充 润 滑 油时 ，要 检 查油 雾 器 中油 的 质量 和 滴油 量 是 否符 合要求。此外 ， 点检还应包括检查供气压力是否正常 ， 有无漏 气现 象等 。 2 气 动元 件 的定检 。 气 动元 件的定检 主要 内容是彻底 处理 系统 的漏气现 象。 例如更换密封元件 ， 处理管接头或联接螺钉松动等， 定 期 检验测量仪表 、 安全 阀和压力继 电器等 ， 如表 1 所示 。 表 1 气 动元件 的点检 参考相关液压元件书籍修改 元件名称 点检 内容 1 活塞杆与端面之 间是否漏气 2 活塞杆是否划伤 、变形 3 管接头、配管是否划伤、损 坏 气缸 4 气缸动作时有无异常声音 5 缓冲效果是否台乎要求 1 电磁阈外壳温度是否过高 2 电磁阀动作时，工作是否l E 常 3 气缸行程到末端 时，通过检查阀的排气口是否 有漏气来确诊电磁阀是否漏气 4 紧同螺栓及管接头是否松动 5 电压是否正常，电线有否损伤 6 通过检查排气口是否被油润湿，或排气是否会 在自纸 上留下油雾斑点来判断润滑 是否正常 油杯 内油量是否足够 ， 润滑油是否变色、混浊 ， 油 杯底部是否沉积有灰尘和水 1 压力表读数是否在规定范围内 2 调压 阀盖或锁紧螺母是否锁紧 3 育无漏气 1 储水杯中是否积存冷凝水 过滤器 2 滤芯是否应该清洗或更换 3 冷凝水排放阀动 作是否可靠 1 在调定压力下动 作是否可靠 篡 图 1 为 H T 6 3 5 0卧式 加 工 中心 的气 动原 理 图。 气 动 系统用于刀具或工件 的夹紧 、安全防护门的开关 以及 主轴 锥孔 的吹屑 。 图 1 HT 63 5 0卧 式 加 工 中 心气 动控 制 原 理 图 案例 1 刀柄 和 主轴 的故 障诊 断与 维修 。 故障现象 H T 6 3 5 0卧式加工中心换刀时 ，主轴锥 孔 吹气 ． 把 含有 铁 锈 的水 分 子 吹 出 ， 并 附着 在 主轴 锥孑 L 和刀柄上 。刀柄和主轴接触不 良。 分 析 及处 理 过程 H T 6 3 5 0卧式 加工 中心气 动 控 制 原理 图如图 l所示 。故障产生的原因是压缩空气 中含 有水分。如采用空气干燥机 ， 使用干燥后的压缩空气问 题 即可 解决 。若受 条 件 限制 ， 没 有 空气 干燥 机 ， 也 可 在 主轴 锥 孔 吹气 的 管路 上 进 行两 次分 水 过 滤 ，设 置 自动 放水装置 ， 并对气路 中相关零件进行防锈处理 ， 故障即 可排 除 。 案例 2 松刀动作缓慢 的故障诊断与维修 。 故 障 现象 H T 6 3 5 0卧式 加工 中心换 刀 时 ，主轴 松 刀动作缓慢。 分析及处理过程 根据图 1 所示 的气动控制原理 图进行分析 ， 主轴松刀动作缓慢 的原因有 ①气动系统 压力太低或流量不足 ； ②机床主轴拉刀系统有故障 ， 如 碟型弹簧破损等 ； ③主轴松刀气缸有故障。根据分析， 首先 检查 气 动 系统 的压力 ， 压 力表 显 示气 压 为 0 ． 5 MP a ， 压力正常 ； 将机床操作转为手动 ， 手动控制 主轴松刀 ， 发 现 系统 压力 下 降 明显 ， 气 缸 的活 塞 杆缓 慢 伸 出 ， 故 判 定 气缸 内部漏 气 。拆 下 气 缸 ， 打开 端 盖 ， 压 出活 塞 和活 塞 环 ， 发 现密 封 环破 损 ， 气 缸 内壁 拉 毛 。更换 新 的气 缸 后 ， 故 障排 除 。 4结 论 由于气动系统的独特优点，使得气压技术在数控 机床上得 以广泛运用。因此 ， 对数控机床气动系统进行 合 理 的维 护 与保 养 ，以及 快速 地解 决 数控 机 床 的气 动 系统故 障 ．对 提 高数 控 机 床 的使 用效 率 有着 重 要 的意 义 33 瑚 『 均 曩 ～ 玎 一C 1 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 0年 第1 1期 冲孔液压机液压系统的技术改造 马春祥 沈艳 宾 1 、 秦皇岛戴卡兴龙轮毂有限公司， 河北秦皇岛0 6 6 0 0 0 ； 2 、 海湾安全技术有限公司， 河北秦皇岛0 6 6 0 0 0 摘要 本文通过对冲孑 L 液压 机的主液压缸结构及其 液压系统进行分析 ， 找 出主缸下腔进油 日产生 裂纹并导致漏油的原因， 并对其 液 压系统进行技术改造 。避免了类似故障导致停产。 关键词 冲孔液压机 ； 恒压变量泵 ； 主液压缸 ； 平衡阀 ； 直动式 溢流 阀 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 l 一 0 0 3 4 0 2 An Te c hn o l o g y I n n no v a t i o n f o r Pu n c h i n g Hy d r a u l i c S y s t e m MA Chu n- x i a n g j SHEN Ya h- bi n 1 、 D i c a s t a l X i n g l o n g F o r g e d Wh e e l C o ． ， L t d ．Q i n h u a n g d a o， 0 6 6 0 0 0，C h i n a ； 2 、 G u l f S e c u r i t y T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ．Q i n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T h r o u g h a n a n a l y s i s a b o u t t h e ma i n c y l i n d e r s t r u c t u r e o f p u n c h i n g h y d r a u l i c p r e s s a n d i t s h y d r a u l i c i n t h i s a r t i c l e ， t h e l a s o n o f t u r e h a p p e n i n t h e l o we r p a r t o f t u b e i n a n o i l i n l e t a n d o i l l e a k i n g W a S f o u n d ，S O we h a v e c a r r i e d o u t a t e c h n i c a l i mp r o v e me n t t o i t s hy d r a u l i c s y s t e m t h us t h i s ki n d o f a c ci d e n t t h a t c o ul d b e e a us e d p r o d uc t i o n s t o p e Wa S a v o i d e d． Ke y Wo r d s p u n c h i n g h y d r a u l i c p r e s s ； c o n s t a n t p r e s s u r e v a r i a t i o n p u mp ； ma i n c y l i n d e r ； b ala n c e v a l v e； h o r i z o n t a l mo v e me n t r e l i c f v a l v e U 日 lJ吾 我公司的产品为铸造铝合金汽车轮毂 ．在铸造轮 毂 毛坯后 需要 在轮 毂 中心加 工 出 中心孔 ，中心孔 直径 为 5 0 m m， 加工设备为冲孔液压机 ， 在使用半年后经常 出现主液压缸下端面法兰联接螺栓断裂 ，厂家来人也 没有分析出具体原 因， 只是更换 了断裂的螺栓 ， 再使用 两个 月后 液 压 缸下 腔 进 油 口突然 出现 裂 纹 导致 漏 油 。 经过我们分析应该是液压系统出现问题 ，导致液压缸 下腔背压太大 ，引起液压缸下端面法兰联接螺栓断裂 和主工作液压缸下腔进油口出现裂纹导致漏油 ，下面 就 冲孔 液压 机液 压 系统 、液 压缸 结构 及改 造过 程 做 以 下论述 。 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 2 0 作者简介 马春祥 1 9 6 6 一 ， 男 ， 工程师 ， 出生于河北省抚 宁县 ， 1 9 8 9年 毕 业于河北机电学院 现河北科技大学 流体传动及控制专业 ， 毕业至今一 直从事机械液压设备维护管理工作 。 一 ” 一 一 - - -- - - - 参 考 文 献 【 l 】 韩鸿 鸾， 荣维芝． 数控机床 的结构 与维修[ M】 ． 北京 机械工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． 【 2 】 夏庆观， 李列， 常家东． 数控机床故障诊断与维修[ M1 ． 北京 高 等教 育 出版 社 ． 2 0 0 9 ． 【 3 】 李异河， 丁 问司， 孙海平． 液压与气动技术【 M】 ． 北京 国防工业 出版 社 ． 2 0 0 6 ． 1 机器工作原理及结构简介 图 1 为冲孔液压机液压系统原理图、 液压缸结构。 本设备液压 系统主要有 主液压缸 、 液压泵站 、 控 制 回路 。主 液压 缸 由夹 紧液压 缸 、 快 速缸 、 主工 作液 压 缸组合成一体。 液压泵采用恒压变量泵。 主工作液压缸 下腔进油 口直接在缸体上加工螺纹 ， 以联接进油管。 工作原理是采用冲剪切原理 ，将轮毂毛坯置于下 凹模上 ， 用液压缸带动凸模 ， 将轮毂中心的浇 口冲掉。 首先 6 D T得电 。压力油通过电磁阀 1到达快速液 压缸 ， 同时压力油打开平衡阀， 使主工作液压缸下腔排 油 ， 主工作液压缸上腔通过充液阀从油箱内吸油 。 以达 到快 速下行 。 当达到一定位置 ， 通过行程开关给出信号 。 使 4 D T 得电 ， 压力油进入主工作液压缸上腔 。 这时主工作液压 缸 上腔 和快速 液压缸 同时进 入压 力油 ， 达 到慢速 下行 。 - 一 - 一 一 - - 一 - 一 十一 ． - p - - 【 4 】 张哲． 探讨机床 液压系统 的维护 与保养[ J 】 ． 液压气 动与密封， 2 0 0 9 4 ． [ 5 1 韩 宝菊． 液压系统故 障诊断技术 的研究 [J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 9 5 ． [ 6 】 杜来林． 液压 与气 动技术f M 】 ． 北京 北京大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 7 】 徐 小 东． 液 压与 气动 应用 技术【 M 】 ． 北 京 电子工业 出版 社， 20 0 9