谈谈机床液压系统的修理

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1、谈谈机床液压系统的修理谈谈机床液压系统的修理 余应征 机床液压系统在运行中常有故障发生，如：噪声、爬行、泄漏、油温过高、 换向冲击大、压力提不高、运动速度低于规定值等现象， 从故障原因现场分析看， 一般是某些液压元件失灵和液压系统中各液压元件综合因素造成，另外机械、电 器、以及外界因素也会引起液压系统出现故障。由于液压机床种类繁多， 故障现 象千变万化， 只有掌握切合实际的检修方法，积累检修经验和教训， 才能不断地 提高检修技能， 在具体的现场修理过程中， 笔者根据多年的教学和实践总结出对 机床液压系统故障采用看、 听、测、查的四字修理方法， 可达到迅速准确的检出 故障和排除故障的目的。 看。

2、 即通过视觉察看故障， 察看故障现象正确与否直接影响修理工艺的制定， 如 M1432A万能外圆磨床出现工作台爬行故障，在察看这种不正常状态时，一看 该机床的技术档案所记录的修理资料和操作者、修理工对故障现象的反映， 为分 析故障作资料准备， 这是故障检修的第一步； 二看爬行故障出现是否在低速运行 时较多，因低速运行时导轨润滑油膜变薄(甚至形不成油膜 )，油楔作用降低， 部 分油膜被破坏， 使工作台与床身导轨摩擦面的摩擦阻力发生变化，其现象在轻微 时，用眼看不到， 用手摸工作台则有感觉， 严重爬行则可见到工作台大距离的窜 动；三看空气是否侵入液压系统， 其现象是空气侵入不多则液压油中会有针状气

3、泡，逐渐油液会变成乳白色， 空气多则油箱表面会浮有许多气泡，压力表波动值 大；四看液压系统中各管路阀体的紧固螺钉螺母是否有松动，密封垫是否损坏而 出现液压油泄漏，或者工作台导轨接触面缺乏润滑油而产生干摩擦或半干摩擦， 增加了运动阻力而会产生工作台爬行故障。 听。 监听是机床修理的一项重要手段， 一般机床在运行中都有正常的运行声， 如果出现运行声增大，产生噪声、振动声或冲击声则为故障，如：M7120A型卧 轴矩台平面磨床， 液压动力源大部分使用齿轮油泵工作，而这种泵的结构本身压 力脉动较大， 易产生噪声， 特别是油泵吸入空气后或溢流阀、单向阀、电磁阀出 现的弹簧钢球与阀座不密封、滑阀与阀体间隙磨

4、损过大、 阀内有污物、 滑阀拉毛 等严重现象， 油泵则会发生“吱嗡”、 “吱嗡”十分刺耳的噪声， 因此液压机床 故障在运行中可以通过监听手段查出。 测，即测量。在检查液压系统运行技术状况时，需要测量系统的主压力和辅 助油压力是否达到设计规定值， 如 M7130卧轴矩台平面磨床调节溢流阀主系统压 力应达到 12MPa ，润滑油压力达到0.2 0.3MPa ，以保证油路系统在运行中负 荷稳定。液压系统的测量工作， 包括工作台最高移动速度的测量，各电动机额定 速度的测量， 液压元件阀体孔、 阀芯磨损后间隙的测量， 磨头主轴旋转精度的测 量，床身导轨几何精度的测量及液压油缸对工作台导轨的垂直平面、水平

5、平面的 定位精度测量，根据测量所得的数据为依据对液压系统故障进行分析研究而定出 修理工艺和方法。 查，即检查。液压系统故障的检查可依照液压机床工作原理图分主压力油系 统和辅助压力系统划出故障树分析图，逐段分区域进行细心、 准确、全面的检查， 如果机修人员经验丰富，也可根据故障现象在系统中分几个检查点，查找故障， 如 M1432A型万能外圆磨床，运行时出现工作台左行终了不能换向的故障，则可在该系统工作台换向过程的制动阶段、停留阶段和启动阶段的三个阶段，分为三 个检查点进行检查。 (1) 制动阶段工作状况故障检查：工作台换向时制动分两步，即先导阀的预 制动和换向阀的终制动是否有故障，从液压系统运行

6、图来看， 当工作台左行至接 近终点位置时，其撞块碰上换向杆，拨动先导阀开始向右移动，在移动过程中， 先导阀上的制动锥将液压回油通路逐渐关小(是否能关小 ) ，使主回油路受到节 流，工作台速度减慢， 实现预制动。 由于先导阀的移动， 控制换向阀的油路被切 换，使控制油路来的压力油进入换向阀左端油腔，推动换向阀向右移动( 阀芯是 否能向右移动 ) ，由于此时回油路直通油池，所以换向阀阀芯迅速地从左端原位 快跳到中间位置 (换向阀的第一次快跳 ) ，压力油同时进入工作台液压缸左右腔， 两腔压力平衡，工作台应迅速停止实现终制动，否则就有故障应检查排除。 (2) 停留阶段工作状况故障检查，换向阀第一次快

7、跳结束后，换向阀继续右 移(是否右移 )工作台液压缸左、右腔应一直互通压力油，使工作停止不动。 (3) 启动阶段工作状况故障检查，换向阀继续右移时，右腔回油经换向阀芯 沉割槽、先导阀流回油池，换向阀应作第二次快跳，直到右端终点位置( 是否有 压力油推动换向阀芯移动到右端终点) ，此时换向阀应迅速切换主压力油路，工 作台作启动反向，否则就存在故障，应在此故障点进行分析检查修理。 实践证明，机床液压系统故障点难发现，易排除，但只要按照上述看、听、 测、查四字方法进行， 修理工作并不难。 值得注意的是： 液压系统故障现象错综 复杂，执行四字方法要灵活运用，某些情况下要将看、听、测、查四字有机地结 合

8、实施，就能使修理工作效率达到事半功倍而圆满的结束修理任务。基于数控机床液压系统中气泡危害的研究信息来源：中国液压网发布时间： 2009-07-01字号：小中 大关键字： 液压系统数控机床唐勰张福荣邓朝结林晖机床是所有机械生产的基础，而数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机床逐渐的被数控机床所代替。众所周知，衡量机床质量的1 个重要指标就是：工序能力指数 (CP 值) 。设计机床时在考虑如何保证工序能力指数(CP 值) ，可能更多关心的是：选用好的主轴系统，导轨的几何精度高等。往往忽略了由于液压系统性能造成的加工工序的能力指数 (CP 值)严重下降的问题。研究表明：液压系统中气泡是影

9、响工序能力指数(CP 值)最重要的因数之一。 为了提高数控机床的加工工序能力指数，必须要去除液压系统中的气泡。1、液压系统中气泡的来源及危害1) 液压系统中气泡的来源数控机床常用的液压系统为开放式液压系统，液压油中含有空气是不可避免的。液压油中的空气称为掺混空气，掺混空气以直径很小的球状气泡悬浮于油中，主要是通过油箱与泵的吸入管掺混入油内。例如： 油箱油面太低、 泵吸入管口半露于油面或淹深很浅时、泵的进油管路漏气、 系统回油管口高于油箱油面、高速喷射的系统回油等，都可能使空气进入油中。油被油泵带入系统的同时空气也就进入了液压系统。由于油液中空气的含量随压力的增加而增加， 当溶解了一定数量的空气

10、处于饱和状态的油液流经节流口或泵入口段，当绝对压力下降到油液的空气分离压时，油液中过饱和的空气就会被析出，使本来溶解于油中的微细气泡聚集成较大的气泡出现在液压系统中。2) 气泡对数控机床液压系统的危害数控机床的液压系统控制着机床器件表面的精细动作，所以数控机床液压系统的性能直接影响被加工件的质量。而液压油中气泡是影响液压系统性能最主要的原因。主要体现在几个方面：影响油液的连续性，使系统工作不良。如：自动控制失灵、工作机构产生间歇运动使被加工件的废品率增大、产品的精度差、 产品的质量不稳定、损坏模具等。 气泡还可能引起机床的误动作而引发机械及人身事故。油温升高会导致工序能力指数下降，还会加速油液

11、的氧化、降低油液的润滑性能、加速密封元件的老化等。导致气蚀的发生。由于液体质点间相互碰撞产生局部高压形成液压冲击，使局部压力升高可达数百甚至上千个大气压力。 如果这种局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金属表面产生腐蚀将对液压系统的危害性很大。 气穴现象会引起振动和噪音，不但对影响机床的性能还会造成人身伤害。2 、传统气泡去除方法常用的气泡去除方法总是在油箱上下工夫，即利用液压系统中必备的油箱进行气泡的去除， 例如在油箱设计时让其水平截面积大于油液深度、设置隔板延长油液在油箱中停留的时间、 进出油口尽量设置得远些以及体积要大等。从原理上来看就是靠气泡自身的浮力自行浮到液面而容入大气。由于气泡

12、的直径很小约0.25 0.5mm ，而油液对气泡有摩擦阻力。根据斯托克斯法可知气泡上浮速度与气泡大小成正比，与油液粘度成反比， 如直径为0.3mm的气泡在粘度为10-4m2/s 的油液中每分钟只上浮30mm ，所以靠自浮去除效果很差。3 、气泡去除器1) 基本结构与原理：气泡去除器的基本结构与原理如图1 所示。主要由进油腔、工作腔、导向叶轮、出油腔及排气管等组成。图 1 气泡去除器结构示意图当油液从导向叶轮的切线方向进入油腔时，以一定的动能冲向导向轮叶片，在导向叶轮的作用下， 油液作螺旋加速运动，由于油液密度大于气泡密度，在离心力的作用下，气泡向中心轴线处聚集，中心轴线上的压力随着液体螺旋加速

13、度的增加而递减，在工作腔最小直径处的中心压力最低，气泡在中心轴线上的压差和接近中心液流的连带作用下向工作腔最小直径处运动聚集，在工作腔与排油腔结合处的右侧附近，液流由于没有螺旋运动，所以此处的压力高于出油腔入口处的压力，大量聚积起来的气体在压力的作用下通过排气管排出装置之外。其工作原理如图2 所示。图 2 结构与原理对应关系示意图图 2 中线段说明： 将油液在去除装置中流过的路径分为4 段。01 段为进油腔 (内装导向叶轮 ) 。其中对应的两线段分别是：01为轴线方向的压力值; 0 1为轴线方向原有气泡含量。 12 段为工作腔。其中对应的两线段分别是: 1 2为轴线中心处的压力变化趋势; 12

14、为轴线中心处的气泡析出量变化趋势。23 为排气段 (为出油腔右侧很小一部分) 。其中对应的两条线段分别是: 2 3为轴线中心处的压力变化趋势; 2 3 为排出气体量变化趋势。34 段为出油腔。其中对应的34为气泡排除后油液流经出油腔的压力变化趋势。2) 该装置的主要特点: 由于液流在工作腔的旋流半径比较小，气泡容易向中心方向移动。在工作腔的液体有较大的离心加速度，所以在半径方向上形成了较大的压力梯度，十分有助于气泡的排出。进入到工作腔的液体在导向叶轮的作用下具有较大的角动能，使液体能够维持较长距离的加速旋转运动，这就增加了气泡随油液在工作腔内的旋转次数，所以气泡的去除效率相当高。该装置具有较大

15、的压差范围，所以有较大的流量适应区域即对于某一规格的装置来说，最大流量不小于最小流量的3 倍，通过控制进油压力，可使该装置在一定流量范围内的任一流量下去除气泡。适用于动力传递介质的任何粘度油液的气泡去除。 该装置体积较小，可以忽略其内部通流液体的质量，所以安装位置比较灵活，而不影响气泡去除效果。3) 使用方法和效果:该装置安装方便，组成简单。如单独使用，将该装置的进油腔与系统回油路相接，出油腔直接通向油箱，一次气泡去除率最高可达99% 。与泵组合使用，将该装置的进油腔与系统回油路相接，出油腔与泵的进油口相接，一次去除效果最高可达 99.9% 。2 种方式均将该装置安装于油箱内不用考虑泄漏，不需

16、用专门动力，节省能源。4 、结语为了更好保证数控机床加工过程的稳定性和可靠性，保证机床的加工质量，防止热变形，减少维修工作量。关键的问题是要解决好油中气泡对油液危害的最大难题。开发和应用液压油气泡去除装置有十分重要的意义。液压系统的正确维护与保养液压系统由于其结构紧凑、工作平稳、 操作简便和省力等优点，被广泛应用于机床上。但如果使用维护不当，则会大大提高故障发生率，严重影响机床的可靠性和使用寿命。为此，有必要谈谈正确使用和维护液压系统的方法。1 液压系统由于维护不当造成的危害液压系统是一个极易污染的系统，污染物混入液压系统后会加速液压元件的磨损烧伤，甚至破坏，或者引起阀的动作失灵，或者引起噪声; 污染物会堵塞液压元件的节流孔或节流缝隙，改变液压系统的工作性能，引起动作失调甚至完全失灵，产生误动作而造成事故; 灰尘颗粒在液压缸内会加速密封件的损坏，缸筒内表面的拉伤，使泄漏增大，推力不足或者动作不稳定、爬行，速度下降，产生异常的声响与振动; 还可能引起滤网堵塞，液压泵吸油困难，回油不畅而产生气蚀、振动和噪声，堵塞严重时会因阻力过