数控机床液压系统故障及诊断路径研究

张正君

摘 要：数控机床是典型的机电一体化产品，有着非常复杂的液压系统结构，可能会发生各种各样的故障，究其原因也复杂多变，加大了故障排除的困难性。因此本文旨在研究数控机床液压系统的故障，从而提高数控机床的运行效率。

关键词：数控机床；液压系统；故障及诊断

1 前言

近些年来，随着科技的飞速发展，我国在电子计算机技术领域取得了显著的成果，也带动了数控技术的进步，数控机床的自动化程度和精度越来越高，液压技术也被广泛地运用。机械设备运行控制核心即是液压传动系统，此系统的各组成部分共同完成机械能与压力能之间的相互转换。数控车床、磨床等自动化设备都依赖于液压传动系统良好的运行控制性能。但当液压系统长时间运行，负荷不断加大，故障发生的频率也随之增加，严重影响了设备的正常运作和生产效率，因此如何做好液压系统的故障诊断尤为重要。

作为机电一体化设备，数控机床包含了机械、电气仪表等部分，其中液压系统是其重中之重，数控机床的主轴箱平衡、齿轮变档、自动换刀等均是通过液压系统来完成。液压系统对工件的品质起着关键作用，直接影响着机床的工序能力指数高低。一旦发生液压系统无法自动控制，导致工作机构无法连续运作，会大幅增加工件废品数量，且极大的影响了工件的精度和质量，此外由于夹紧力的降低将导致刀具的损伤，气体腐蚀会破坏机床部件等。

2 故障

2.1 噪声与振动

机械制造设备较易发生噪声和振动的故障，但对于数控机床液压系统若发生这种故障，将会严重影响机床的运作。设备的振动会加快机床零部件的变形失效，设备的噪声会直接影响到系统的性能并缩短工件的使用寿命。在实际运行中噪声和振动通常是相伴而生的，这也加大了机床维修人员的工作难度。至今，围绕着数控机床液压系统的噪声和振动问题依然是众学者关注的重要研究课题。

多种因素都可能导致数控机床液压系统出现振动与噪声故障，例如：使用粘度偏高的油液；不恰当的液压设备安装方式；由于阀口关闭的突发性以及运行部件被突然控制运行、减慢速度甚至直接停止导致液压冲击现象；过滤网被污染的油液堵塞导致油泵采油、回油量减少并混杂空气；系统设备连接零部件的松动等等。由此可见，要想减少系统振动与噪声的发生概率，应着重从保证油液质量、液压设备正确安装、定期维护设备连接处零部件、使用低噪音的液压元件等方面入手。

2.2 机床液压油污染

液压系统故障中由于油液污染而导致的占比达到75%以上。由于液压系统是开式油路，机床在运作中会逐渐产生铁屑等杂质，油液中一旦掺杂水分以及杂质后，会导致元件的生锈、磨损和卡死，极大的增加了故障发生频率。当油液污染程度较高时，油箱中的过滤网被堵塞，导致油泵无法正常的吸油和回油，压力、流量传感器接收到不正常信号，机床会发生报警，液压缸因此会减慢运作速度，使得机床报警时间过长或运动部件操作不到位，从而引发故障。

2.3 机床液压油泄漏

对于机床维修人员来说，液压油泄漏引发的故障比之其他故障较易处理，维修人员通过对设备的外观检查即可发现泄漏部分。油液的泄漏会污染环境、增加成本、降低设备运行效率甚至磨损机床部件，而导致这一现象发生的原因是设备长期运行过程中密封件、元件的破损老化，导致零部件间隙较大。此外，油管连接处也易发生泄漏，油液加注过高亦会发生泄漏。

3 诊断流程

制定一套完善的故障诊断流程对任何故障的判断均适用。设备维修人员必须按照标准诊断流程，进行现场调查、故障部位诊断、原因分析等环节来科学地判断分析，并做好数据记录整理，由此提高诊断的正确性和严谨性，并把握好系统故障规律防患于未然。

3.1 现场检查

液压系统的正常高效运行离不开稳定的运行环境。设备维护人员应从现场工作温度、工作条件两方面对工作环境及时排查，从而提高故障的判断效率和预测能力。利用测温技术来进行温度检查，为故障发生原因提供诊断依据；对设备控制中心、操作系统等检查来确保液压系统工作条件的可靠性。

3.2 区域判断

在现场全面调查后，维修人员应对故障发生区域进行准确判断。液压传动系统的构成复杂，这就要求维修人员应充分考虑传动系统每一部分，逐一排查。在现实操作中，维修人员往往忽视液压油污染的问题，而将故障单纯的归因于系统元件上，这是专业维修人员应注意的问题。

3.3 故障分析

故障的区域判断只是诊断流程的起步，整个诊断流程中的关键是故障的分析。维修人员应综合了解液压传动系统故障发生的时间、发生的现象、发生的位置等信息，便于快速进行故障分析判断，并为后续维护工作提供参考。例如：在对液压控制阀的故障分析中，要求维修人员逐一分析系统中涉及的溢流阀、减压阀、顺序阀等每一种阀故障处理办法。

3.4 信息归档

诊断流程的后期工作是要对现场故障检查、分析所记录的数据资料诸如故障发生现象、发生的原因、产生的不良影响、实际检测方法、最终处理方案等进行整理归档，以备后续参考，从而提高维护人员的故障诊断速率和技能。

4 结论

液压技术的突破和发展，使得液压设备被越来越广泛地使用。但因液压系统工作环境的封闭性，安装的复杂性，故障无法从外观检查等，导致液压系统的故障发生频率较高，且一旦发生故障，诊断难度大，诊断的失误轻则暂时影响正常运作，重则停机停产。因此深入探索液压系统故障发生规律以及常见原因，日常定期进行设备的检查和维护，当故障发生后严格按照故障诊断流程操作，加强维护人员技术水平等，将很大程度上降低故障发生频率，提高诊断效率。

参考文献

[1]周汝胜，焦宗夏，王少萍.液压系统故障诊断技术的研究现状与发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（9）：6-14.

[2]胡增荣.液压系统故障分析及处理[J].液压气动与密封，2011，31（8）：6-8.

（作者单位：雅安职业技术学院）