液壓、氣動系統(tǒng)在數(shù)控機床中的應(yīng)用畢業(yè)論文.doc

湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）說明書摘要目前，數(shù)控機床大都應(yīng)用到了液壓、氣動系統(tǒng)。而液壓、氣動系統(tǒng)又是由元件組成，只有在對液壓、氣動系統(tǒng)元件的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、失效機理深入認(rèn)識才能順利分析和排除故障。本文針對數(shù)控機床中液壓、氣動系統(tǒng)常見的故障進行分析，列出了這些故障的原因分析表并提出了解決措施。同時，也提出對其兩個系統(tǒng)的維護要點，這樣既能減少液壓、氣動系統(tǒng)故障產(chǎn)生的次數(shù)，又能快速排除液壓、氣動系統(tǒng)故障，從而提高工作效率。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 液壓系統(tǒng) 氣動系統(tǒng) 故障排除目錄摘要1目錄2引言31 數(shù)控機床液壓與氣動系統(tǒng)常見故障表征41.1 液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的構(gòu)成41.2液壓系統(tǒng)在數(shù)控機床中常見故障的表征41.3氣動系統(tǒng)在數(shù)控機床中常見故障的表征42 液壓系統(tǒng)常見故障分析62.1 液壓系統(tǒng)外漏62.2 液壓系統(tǒng)壓力提不高或沒有壓力62.3 噪聲和振動72.4 油溫過高83 氣動系統(tǒng)常見故障分析93.1 執(zhí)行元件故障93.2 控制元件故障93.3 安全閥常見故障93.4 方向控制閥常見故障104 液壓、氣動系統(tǒng)故障案例分析114.1 液壓卡盤失效114.2 導(dǎo)軌潤滑不足114.3刀柄和主軸的故障維修114.4松刀動作緩慢的故障維修124.5 突然無報警停機的故障維修135 數(shù)控機床液壓與氣動系統(tǒng)的維護14結(jié)束語16致謝17參考文獻18引言隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床在我國的應(yīng)用越來越廣泛，但由于數(shù)控機床系統(tǒng)及其復(fù)雜，又因為大部分具有技術(shù)專利，不提供關(guān)鍵的圖樣和資料，所以讓數(shù)控機床的系統(tǒng)維修成為了一個難題。液壓、氣動系統(tǒng)在數(shù)控機床中的應(yīng)用比較廣泛。其中，數(shù)控機床中常用液壓系統(tǒng)的于：液壓卡盤液壓靜壓導(dǎo)軌液壓撥叉變速液壓缸主軸箱的液壓平衡液壓驅(qū)動機械手回轉(zhuǎn)工作臺的夾緊與松開液壓缸主軸上夾刀與松刀液壓缸機床的潤滑冷卻。氣動系統(tǒng)主要在這幾個方面應(yīng)用于數(shù)控機床。氣動機械手主軸的松刀主軸錐孔的吹氣工件、工具定位面和交換工作臺的自動吹屑、清理定位基準(zhǔn)面機床防護罩、安全防護門的開關(guān)工作臺的松開夾緊，交換工作臺的自動交換動作。而液壓、氣動系統(tǒng)會經(jīng)常會出一些故障，這些故障在數(shù)控機床中出現(xiàn)比率比較大，故本文針對這些故障進行分析，從而為以后解決這些故障提供參考。1 數(shù)控機床液壓與氣動系統(tǒng)常見故障表征1.1 液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的構(gòu)成液壓和氣壓傳動系統(tǒng)一般由以下5個部分組成：1.動力裝置。動力裝置是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成傳動介質(zhì)的壓力能的裝置。常見的動力裝置有液壓泵和空氣壓縮機等。2.執(zhí)行裝置。執(zhí)行裝置用于連接工作部件，將工作介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)換為工作部件的機械能，常見的執(zhí)行裝置有液壓缸和汽缸及進行回轉(zhuǎn)運動的液壓電機、氣電機等。 3.控制與調(diào)節(jié)裝置。控制與調(diào)節(jié)裝置是用于控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量和流動方向，從而控制執(zhí)行元件的作用力、運動速度和運動方向的裝置，同時也可以用來卸載或?qū)崿F(xiàn)過載保護等。4.輔助裝置。輔助裝置是對過載介質(zhì)起到容納、凈化、潤滑、消聲和實現(xiàn)元件之間連接等作用的裝置。5.傳動介質(zhì)。傳動介質(zhì)是用來傳遞動力和運動的過載介質(zhì)，即液壓油或壓縮空氣。 1.2液壓系統(tǒng)在數(shù)控機床中常見故障的表征1.接口連接處泄漏2.運動速度不穩(wěn)定3.閥芯卡死或運動不靈活，造成執(zhí)行機構(gòu)動作失靈4.阻尼小孔被堵，造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或壓力調(diào)不上去5.閥類元件漏裝彈簧或密封件，或管道接錯而使動作混亂6.設(shè)計、選擇不當(dāng)，使系統(tǒng)發(fā)熱，或動作不協(xié)調(diào)，位置精度達(dá)不到要求7.液壓件加工質(zhì)量差，或安裝質(zhì)量差，造成閥類動作不靈活8.長期工作，密封件老化，以及易損元件磨損等，造成系統(tǒng)中內(nèi)外泄漏量增加，系統(tǒng)效率明顯下降1.3氣動系統(tǒng)在數(shù)控機床中常見故障的表征1.氣源故障，包括空壓機故障、減壓閥故障、管路故障、氣源處理元件故障等2.氣缸故障，由于氣缸裝配不當(dāng)和長期使用，氣缸易發(fā)生內(nèi)、外泄漏，輸出力不足和動作不平穩(wěn)，緩沖效果不良，活塞桿和缸蓋損壞等故障3.換向閥故障，包括換向閥不能換向或換向動作緩慢，氣體泄漏，電磁先導(dǎo)閥有故障等4.氣動輔助元件故障，里面包括油霧器故障、自動排污器故障、消聲器故障等2 液壓系統(tǒng)常見故障分析2.1 液壓系統(tǒng)外漏液壓系統(tǒng)產(chǎn)生外漏的原因錯綜復(fù)雜，主要是由于振動、腐蝕、壓差、溫度、裝配不良等原因造成。另外，液壓元件的質(zhì)量、管路連接、系統(tǒng)設(shè)計、使用維護不當(dāng)也會引起外漏。產(chǎn)生外漏的部位也有很多，例如：接頭、接合面、密封面及殼體等。外漏是液壓系統(tǒng)最為常見，且需要認(rèn)真對待的故障。解決方法：提高幾何精度，降低表面粗糙度，加強密封。2.2 液壓系統(tǒng)壓力提不高或沒有壓力產(chǎn)生這類故障的主要原因是系統(tǒng)壓力油路和回油路短接，或者有較嚴(yán)重的泄漏，也可能是液壓泵本身根本無壓力油輸入液壓系統(tǒng)或壓力不足，或者是電動機方向反轉(zhuǎn)或功率不足以及溢流閥失靈等因素，故障分析及排除方法如表2.1所示。表2.1 液壓系統(tǒng)壓力故障原因分析表故障種類故障產(chǎn)生原因故障排除方法壓力故障液壓泵1.轉(zhuǎn)向錯誤1.糾正轉(zhuǎn)向2.零件損壞2.更換3.運動件磨損間隙大，泄漏嚴(yán)重3.修復(fù)或更換4.進油吸氣，排油泄漏4.擰緊各接合處，保證密封溢流閥1.閥在開口位置被卡住，無法建立壓力1.修研使閥在體內(nèi)移動靈活2.阻尼空堵塞2.清洗阻尼通道3.閥中鋼球與管座密合不嚴(yán)3.更換鋼球或研配閥座4.彈簧變形或折斷4.更換彈簧液壓缸因間隙過大或密封圈損壞使高低壓互通修配活塞或更換密封圈壓力油路泄漏擰緊各接合處排除泄漏壓力表失靈損壞，不能反應(yīng)系統(tǒng)的實際壓力更換壓力表2.3 噪聲和振動液壓系統(tǒng)的噪聲或振動也是常見故障之一，這一類故障可使人大腦疲勞，影響液壓系統(tǒng)的工作性能，降低液壓元件壽命，嚴(yán)重的還會影響工件的加工精度，降低生產(chǎn)率，甚至使機床及部件加速變形、磨損和損壞，故障成因及解決辦法如表2.2所示.表2.2 噪聲和振動故障原因分析表故障種類故障產(chǎn)生原因故障排除方法噪聲和振動故障液壓泵1.液壓泵吸油口密封不嚴(yán)1.擰緊進油口螺母2.油箱中的油液不足2.加油至油標(biāo)線上3.吸油管侵入油箱太少3.將吸油管侵入油箱2/3高度處4.液壓泵吸油位置太高4.液壓泵吸油口至進油口一般不超過500mm5.油液黏度太大，增加流動阻力5.更換黏度小的油液6.液壓泵吸油口截面過小6.將進油口斜切45，以增加吸油面積7.過濾器表面被污物阻塞7.清除附著在過濾器上的污物溢流閥作用失靈1.閥座損壞1.修復(fù)閥座2.油中雜質(zhì)較多，將阻尼孔阻塞2.疏通阻尼孔3.閥與閥體孔配合間隙過大3.研磨閥孔，更換新閥，重配間隙4.彈簧疲勞或損壞，使閥不靈活4.更換彈簧5.因臟物使閥在閥體孔內(nèi)不靈活5.清除閥體內(nèi)臟物，使其移動靈活油管管道碰擊吸油管距回油管太近使兩者適當(dāng)遠(yuǎn)離電磁鐵失靈1.電磁鐵焊接不良1.重新焊接2.彈簧損壞或過硬2.更換彈簧3.滑閥在閥體中卡死3.配研滑閥，使其在閥體內(nèi)移動靈活其他原因1.液壓泵電動機聯(lián)軸器不同心1.使聯(lián)軸器同心度在0.1mm之內(nèi)2.運動部件換向時缺乏阻尼2.增設(shè)調(diào)整換向節(jié)流，使換向平穩(wěn)3.液壓泵振動而引起的元件振動3.平衡各運動部件2.4 油溫過高數(shù)控機床的各種液壓系統(tǒng)在使用過程中都是以油液作為工作介質(zhì)傳遞動力和動作訊號的。在傳遞過程中，由于油液沿著管道流動或流經(jīng)各種閥時而產(chǎn)生壓力損失，以及整個液壓系統(tǒng)如液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)等相對運動零件間的摩擦阻力而引起的機械損失和油泄漏等損耗的容積損失，組成了總的能量損失。這些能量損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽褂蜏厣?。解決方法：盡量采用簡單的回路，使系統(tǒng)中無多余零件，優(yōu)化液壓系統(tǒng)的設(shè)計，管路布置時，盡量減少彎管，縮短管道長度，減少管道截面突變等。定期保養(yǎng)、清洗，保持管道內(nèi)壁光滑，努力提高相對運動件的加工精度和裝配質(zhì)量，改善油箱散熱條件，適當(dāng)?shù)脑黾佑拖潴w積，采取強制冷卻辦法等。3 氣動系統(tǒng)常見故障分析3.1 執(zhí)行元件故障對于數(shù)控機床而言，較常用的執(zhí)行元件是氣缸，氣缸的種類很多，但其故障形式卻有著一定的共性，只要是氣缸的泄漏，輸出力不足，動作不平穩(wěn)，緩沖效果不好以及外載造成的氣缸損傷等。產(chǎn)生上述故障的原因有以下幾類：密封圈損壞、潤滑不良、活塞桿偏心或有損傷，缸筒內(nèi)表面有銹蝕或缺陷，進入了冷凝水雜質(zhì)，活塞或活塞桿卡住，緩沖部分密封圈損壞或性能差，調(diào)節(jié)螺釘損壞，氣缸速度太快，由偏心負(fù)載或沖擊負(fù)載等引起的活塞桿折斷解決方法：更換密封圈，加潤滑油，清除雜質(zhì)，重新安裝活塞桿使之不受偏心負(fù)荷，檢查過濾器有無毛病，不好用要更換，更換緩沖裝置調(diào)節(jié)螺釘或其密封圈，避免偏心載荷和沖擊載荷加在活塞桿上。3.2 控制元件故障壓力控制閥中，減壓閥常見的故障有：二次壓力升高、壓力降很大、漏氣、閥體泄漏、異常振動等造成這些故障的原因有：調(diào)壓彈簧損壞，閥座有傷痕或閥座橡膠有剝離，閥體中進入灰塵，閥活塞導(dǎo)向部分摩擦阻力大，閥體接觸面有傷痕等。解決方法：查清故障原因，然后對出現(xiàn)故障的地方進行處理，如將損壞了的彈簧、閥座、閥體、密封件等堅決更換，同時清洗、檢查過濾器，不再讓雜質(zhì)混入，注意所選閥的規(guī)格，使其與需要相適應(yīng)。3.3 安全閥常見故障壓力雖已上升但不溢流，壓力未超過設(shè)定值卻溢出，有振動發(fā)生，從閥體和閥蓋向外解決方法：產(chǎn)生這些故障的原因多數(shù)是由于閥內(nèi)混入了雜質(zhì)或異物，將孔堵塞或?qū)㈤y的移動零件卡死；調(diào)壓彈簧損壞，閥座損傷；膜片破裂，密封件損傷；壓力上升速度慢，閥放出流量過多引動起振動等。解決方法也簡單，將破損了的零件、密封件、彈簧進行更換；注意清洗閥內(nèi)部，微調(diào)溢流量使其與壓力上升速度相匹配。3.4 方向控制閥常見故障閥不能換向、閥泄漏、閥產(chǎn)生振動等。造成這些故障原因如下：潤滑不良，滑動阻力和始動摩擦力大，密封圈壓縮量大或膨脹變形，塵?；蛴臀鄣缺豢ㄔ诨瑒硬糠只蜷y座上，彈簧卡住或損壞，密封圈壓縮量過小或有損傷，閥桿或閥座有損傷，殼體有縮孔，壓力低，電壓低等。解決方法：即針對故障現(xiàn)象，有目的的進行清洗，更換破損零件和密封件，改善潤滑條件，提高電源電壓，提高先導(dǎo)操作壓力。4 液壓、氣動系統(tǒng)故障案例分析4.1 液壓卡盤失效故障現(xiàn)象：某配套fanuc0td的數(shù)控車床，在開機后發(fā)現(xiàn)液壓站發(fā)出異響，液壓卡盤無法正常裝夾。分析及處理過程：現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)機床開機啟動液壓泵后，即產(chǎn)生異響，而液壓站輸出部分無液壓油輸出，因此可斷定產(chǎn)生異響的原因在于液壓站上，而產(chǎn)生故障的原因可能是以下幾點：（1）液壓站油箱內(nèi)液壓油太少，導(dǎo)致液壓泵因缺少液壓油而產(chǎn)生空轉(zhuǎn)（2）由于液壓站輸出油管某處堵塞，產(chǎn)生液壓沖擊，發(fā)出響聲（3）液壓泵與液壓電動機連接處產(chǎn)生松動，而發(fā)出聲響（4）液壓泵損壞（5）液壓電動機軸承損壞檢查后，發(fā)現(xiàn)在液壓泵啟動后，液壓泵出口處壓力為0，油箱內(nèi)油位處于正常位置，液壓油比較干凈，所以可以排除1.2點。進一步拆下液壓泵檢查，發(fā)現(xiàn)液壓泵為葉片泵，葉片泵正常，液壓電動機轉(zhuǎn)動正常，因此可以排除4.5點。而該泵與液壓電動機連接的聯(lián)軸器為尼龍齒式聯(lián)軸器，由于機床使用時間較長，液壓站輸出壓力調(diào)的太高，導(dǎo)致聯(lián)軸器的嚙合齒損壞，從而當(dāng)液壓電動機轉(zhuǎn)動時，聯(lián)軸器不能好好地傳遞轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生異響，更換該聯(lián)軸器后，機床恢復(fù)正常。4.2 導(dǎo)軌潤滑不足故障現(xiàn)象：th6363臥式加工中心，y軸導(dǎo)軌潤滑不足。分析及處理過程：th6363臥式加工中心采用單線阻尼式潤滑系統(tǒng)，故障產(chǎn)生后，開始認(rèn)為是潤滑時間間隔太長，導(dǎo)致y軸潤滑不足，將潤滑電動機啟動時間間隔由15min改為10min，y軸導(dǎo)軌潤滑有所改善但是油量仍不理想，故又集中注意力查找潤滑管路問題，潤滑管路完好，擰下y軸導(dǎo)軌潤滑計量件，檢查后發(fā)現(xiàn)計量件中的小孔堵塞，清洗后，故障排除。4.3刀柄和主軸的故障維修故障現(xiàn)象：th5840立式加工中心換刀時，主軸錐孔吹氣，把含有鐵銹的水分子吹出，并附著在主軸錐孔和刀柄上，刀柄和主軸接觸不良。分析及處理結(jié)果：th5840立式加工中心氣動控制原理圖如圖一所示，故障產(chǎn)生的原因是壓縮空氣中含有的水分，如采用空氣干燥機，使用干燥后的壓縮空氣問題即可解決，若受條件限制，沒有空氣干燥機，也可在主軸錐孔吹氣的管路上進行兩次分水過濾，設(shè)置自動放水裝置，并對氣路中相關(guān)零件進行防銹處理，故障即可排除。圖4.1 th5840立式加工中心氣動控制原理圖4.4松刀動作緩慢的故障維修故障現(xiàn)象：th5840立式加工中心換刀時，主軸松刀動作緩慢分析及處理過程：根據(jù)圖一所示的氣動控制原理圖進行分析，主軸松刀動作緩慢的原因有：1.氣動系統(tǒng)壓力太低或流量不足2.機床主軸拉刀系統(tǒng)有故障，如碟型彈簧破損等3.主軸松刀氣缸有故障根據(jù)分析，首先檢查氣動系統(tǒng)的壓力，壓力表顯示氣壓為0.6mpa，壓力正常，將機床操作轉(zhuǎn)為手動，手動控制主軸松刀，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓力下降明顯，氣缸的活塞桿緩慢伸出，故判定氣缸內(nèi)部漏氣。拆下氣缸，打開端蓋，壓出活塞和活塞環(huán)，發(fā)現(xiàn)密封環(huán)破損，氣缸內(nèi)壁拉毛，更換新的氣缸后，故障排除。4.5 突然無報警停機的故障維修故障現(xiàn)象：i9 fp5c加工中心換刀時突然無報警停機，重新啟動故障依舊分析及處理過程：檢查發(fā)現(xiàn)刀具到位接近開關(guān)無動作，據(jù)此首先懷疑是否接近開關(guān)或反饋電路有問題，經(jīng)檢查電路正常，多次重復(fù)后故障時有時無且拉緊油缸出現(xiàn)輕微轉(zhuǎn)動，證明刀具未卡緊，同時還發(fā)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)有時出現(xiàn)異常聲音，根據(jù)上述現(xiàn)象分析認(rèn)為主軸內(nèi)有元件損壞或出現(xiàn)松動脫落，拆開主軸后發(fā)現(xiàn)變速箱6根拉刀彈簧斷了5根，更換新的彈簧后機床換刀恢復(fù)正常，故障排除。5 數(shù)控機床液壓與氣動系統(tǒng)的維護數(shù)控機床液壓與氣動系統(tǒng)因經(jīng)常出現(xiàn)故障，為了減少故障發(fā)生的次數(shù)，應(yīng)該對液壓、氣動系統(tǒng)進行日常維護。1.液壓、氣動系統(tǒng)維護要點液壓系統(tǒng)維護要點：控制油液污染，保持油液清潔，是確保液壓系統(tǒng)正常工作的重要措施控制液壓系統(tǒng)中油液的溫升是減少能源消耗、提高系統(tǒng)效率的一個重要環(huán)節(jié)控制液壓系統(tǒng)泄漏防止液壓系統(tǒng)的振動與噪聲嚴(yán)格執(zhí)行日常點檢制度嚴(yán)格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度氣壓維護要點：保證供給潔凈的壓縮空氣保證空氣中含有適量的潤滑油保持氣動系統(tǒng)的密封性保證氣壓傳動元件中運動零件的靈敏性保證氣壓傳動裝置具有合適的工作壓力和運動速度2.液壓、氣動系統(tǒng)的定檢液壓系統(tǒng)定檢各液壓閥、液壓缸及管子接頭處是否有外漏液壓泵或液壓馬達(dá)運轉(zhuǎn)時是否有異常噪聲等現(xiàn)象液壓缸移動時工作是否正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的各測壓點壓力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，壓力是否穩(wěn)定電氣控制或撞塊(凸輪)控制的換向閥的工作是否靈敏可靠液壓系統(tǒng)手動或自動工作循環(huán)時是否有異常現(xiàn)象定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺母、接頭和法蘭螺釘定期檢查或更換密封件定期檢查清洗或更換液壓件定期檢查清洗油箱和管道 氣動系統(tǒng)定檢管路系統(tǒng)的定檢。管路系統(tǒng)定檢的主要內(nèi)容是對冷凝水和潤滑油的管理氣壓傳動元件的定檢。氣壓傳動元件定檢的主要內(nèi)容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象。18 結(jié)束語通過這次畢業(yè)論文，使我對數(shù)控機床液壓、氣動系統(tǒng)有了一定的了解，我的任務(wù)是對數(shù)控機床中液壓、氣動系統(tǒng)常見的一些故障進行分析和排除。通過這些天對液壓、氣動系統(tǒng)的資料整理、分析。得出的結(jié)果如下：1.簡單的介紹液壓、氣動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使自己能更快的熟悉數(shù)控機床中液壓、氣動系統(tǒng)起到的作用2.對液壓、氣動系統(tǒng)常見的故障進行簡要的分析，提出解決辦法3.提出實際維修案例