曲轴车铣中心液压系统油温高压力不稳故障

刘云贵

（南车资阳机车有限公司曲轴事业部 四川资阳）

一、问题

公司的专用设备曲轴车铣中心，1999年从德国引进，承担曲轴精车主轴颈与开档、精铣连杆颈与椭圆、精铣平衡块安装面、精镗安装面销孔、精铣键槽等工序。由于生产任务重，机床自投产以来一直实行3班工作制。使用几年后，液压系统经常出现油温高、压力不稳定故障，导致机床B轴夹紧和铣头主轴抓刀不动作，需要停机等待很长时间，压力才能恢复。之前期采取过一些措施，但没有彻底解决问题。

（1）修复进口变量叶片泵。将原装泵拆卸后发现，变量活塞和活塞盖内孔磨损；配油盘轻微磨损。改进活塞结构，加长将活塞与活塞盖的配合面，并配修活塞盖内孔；研磨配油盘后装配投入使用。

（2）用国产变量叶片泵。由于进口变量叶片泵价格高，采购周期长，在修复使用进口变量泵的同时，联系并购买国产变量叶片泵V4-10/20代替。

（3）加装大的蓄能器。由于经常出现B轴夹紧后液压系统压力降低，铣头主轴抓刀动作无法执行的故障，更换了大的蓄能器。

（4）加装油冷机。为了降低液压油温度，借用其他机床的油冷机，对油箱内的液压油进行强制循环冷却。

在采取以上措施后，机床还是经常出现油温高、压力不稳定的问题。为了不影响生产，不得不频繁更换叶片泵（2个月换1件）。到2012年3月，新装上的国产变量叶片泵，压力就达不到指定要求，机床无法运转，面临停产危险。期间使用过两种变量叶片泵，一种是进口的PV7-16/16-20REOIMCO-16，另一种是国产的V4-10/20变量叶片泵。

二、故障分析

1.液压系统分析

曲轴车铣中心型号N50 UC-6000，机床工件主轴刹车、C轴阻尼、液压卡盘、尾座刹车、顶尖套筒伸缩、B轴夹紧、铣头主轴抓刀、中心架夹紧和刹车等动作，都通过液压系统来实现。由液压原理图（图1）可知，所有液压动作由一个变量叶片泵提供动力。在执行不同的动作时，液压系统所需的不同流量，靠油泵的变量活塞往复运动来实现。个别动作如B轴夹紧和铣头、主轴抓刀等由蓄能器补充一定的流量和压力。

图1 液压原理图

2.故障原因分析

（1）液压系统存在内泄，导致叶片泵提供的流量损失，造成系统压力降低。

（2）油冷机制冷量不够，叶片泵工作产生的热量、液压系统各部件动作产生的热量、零部件磨损老化内泄产生的热量，使油液温度升高，油液粘度降低，从而导致系统压力降低。

（3）机床液压系统比较复杂，由一个泵分出6个支路分别执行十多个动作，且机床大、管路长、损耗大，设计上存在不足。

（4）国产变量叶片泵本身压力和流量不够，达不到机床液压系统的要求。

三、采取的措施

1.处理部分漏油问题

经检查，发现工件头架和尾座副主轴存在漏油问题。工件头架旋转授油件尾部漏油，更换漏油部位密封圈（骨架油封），漏油减轻但未彻底解决，怀疑旋转活塞杆与法兰内孔磨损，配合间隙变大。尾座副主轴卡盘为双层油缸分别实现卡爪夹紧松开、顶尖套筒伸缩动作。其前端（油缸部分）和后端（授油部分）都存在漏油问题，图2为尾座副主轴外形。更换卡盘油缸老化的Y形密封圈，解决尾座前端漏油。拆卸发现后端授油件与供油套之间相对旋转、磨损，配合间隙变大，重新制作授油件，解决尾座后端漏油。

图2 尾座副主轴外形

2.检查清洗油冷机

请专业厂家检查清洗油冷机的循环管路，更换存在异响的油冷机抽油泵以及管路上的密封元件。

3.检测国产叶片泵压力

联系油泵厂家的专业人员对叶片泵进行检测，在不接入机床液压系统的情况下，压力能够调到14 MPa（机床液压系统压力要求为8.5 MPa），说明国产泵本身压力没有问题。

四、解决方案

在采取以上处理措施后，该机床液压系统还是存在压力低的问题。对于液压系统泄漏，先不谈内泄问题，就看得见的泄漏如主轴卡盘油缸、尾座油缸，由于备件困难，都无法彻底解决。联系原部件厂家，很多部件需要发到国外才能检修。实际情况是不可能让机床停下，把部件拆下来发到国外修理。

1.用国产柱塞泵代替

购买与原叶片泵连接参数相近的柱塞泵（最高压力16 MPa），略作改动后装上使用。不到1个月，同样出现压力不够的问题。

2.加装大的叶片泵

在出现液压系统压力低的故障时，一直纠结于是流量不够造成的系统压力不稳，还是泵本身压力就不够。对国产叶片泵进行检查，泵本身压力没有问题。更换压力高的柱塞泵，同样出现压力不够的故障。说明机床液压系统设计上存在缺陷，即泵提供的流量不足以满足机床复杂的液压动作所需要的流量。如果换上流量更大的泵，如国产变量叶片泵V4-10/32，应该能够解决流量不够的问题。但是V4-10/32叶片泵与叶片泵V4-10/20相比，不仅外形尺寸更大，而且连接法兰更大。必须考虑原电机功率是否满足，原油箱的空间位置能否放得下。因此要加装大的叶片泵，改动非常大，需要重新制造油箱、连接法兰等。由于所有回油管都回到原油箱，还必须将新加的油箱与原油箱接通。

3.两台V4-10/20叶片泵并联使用

由于机床原油箱较小，无法安装流量大的叶片泵，如果将两台叶片泵并联，提供的流量就会增加，且每台泵的负载降低，可以提高泵的使用寿命，因此决定增加1台叶片泵与原叶片泵并联。

将原油箱的油抽干，切割两个孔，焊接法兰，通过软管与新的油箱并联，再与油冷机连接，油箱改进部分的液压原理如图3所示。泵的出口增加单向阀，再经三通接头汇入机床液压系统。分别调节两泵的压力，轻松达到系统要求的8.5 MPa。

图3 油箱改进部分液压原理图

由于增加了1台变量叶片泵，液压系统流量增加，原油冷机制冷量已达不到要求，因此更换了大的油冷机，将原油冷机用到其他机床上。

五、改进效果

改进完成后，使用至今，该机床液压系统运行良好。每年可节省大量购买叶片泵的费用，改进后可以充分利用原来拆下的旧泵。减少了停机等待时间，机床使用率提高。

处理该机液压系统故障，经历时间长，遇到的新问题多。比如油冷机不制冷、流量小、振动等问题。

通过此次改进实践，对该机床液压系统有了更深刻的认识，如油温、流量对压力的影响，为以后的设备维修工作积累了经验。