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精密加工中心液壓系統故障的解決方案

DIXI400機床是瑞士進口五軸加工中心，由于長期服役，機床故障頻出，為使設備恢復正常，投入大量精力進行故障排查工作，以下是對該設備維修過程中遇到的機床液壓頻繁起動故障加以分析和討論。該設備液壓系統設計時沒有設計冷卻循環控制回路，機床油溫滿足使用要求是依靠液壓泵的間歇工作實現。

然而該機床在工作過程中液壓泵起動頻繁，間隔10s左右導致油箱溫度急劇升高。

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　D I X I400機床是瑞士進口五軸加工中心，由于長期服役，機床故障頻出，為使設備恢復正常，投入大量精力進行故障排查工作，以下是對該設備維修過程中遇到的機床液壓頻繁起動故障加以分析和討論。
　　該設備液壓系統設計時沒有設計冷卻循環控制回路，機床油溫滿足使用要求是依靠液壓泵的間歇工作實現。然而該機床在工作過程中液壓泵起動頻繁，間隔10s左右導致油箱溫度急劇升高。
　　1. DIXI400機床液壓回路故障分析
　　機床液壓流程如圖1 所示?，F在液壓馬達頻繁起動，主要是壓力達到高壓之后液壓泵停止工作，壓力迅速下降所導致。
　　由圖1可知機床液壓系統工作流程：液壓油經液壓泵8-M2之后通過單向閥8.64，1條油路經開關閥8.76進入壓力存貯器8.67；1條油路流入開關8-S3、8-S4進行壓力檢測；1條油路經過濾器8.63后分3條管路流回油箱，其中1條經手動開關閥8.69通過電磁閥進入機床進行工作，1條經手動開關閥8.80通過電磁閥進入AT C工作，1 條經手動開關閥8.70通過電磁閥進入APC工作，最后液壓油均流回油箱8.60進行循環使用。
　　故障產生的因素主要出現在蓄能器8.67、溢流閥8.65、蓄能器控制閥組（ 8.66 、8.76 、8.77 ）、換向閥8-Y 2 、單向閥8.64 、機床回路、AT C 回路和APC回路這幾個方面。
　　2. DIXI400機床蓄能器控制閥組故障因素分析
　　D I X I400 中蓄能器控制閥組由手動閥8.76、溢流閥8.66和手動閥8.77 三部分組成。該蓄能器控制閥組為進口元件，溢流閥8.66 上所標記的型號為： LUV SV 94-8495F 3630 。
該控制閥組原理如圖2所示：
　　關閉手動閥8.76之后液壓能快速起動，但是起動達到最大壓力后又快速降落到最低，又再次進入頻繁起動階段。
　　對于蓄能器控制閥組中首先關閉溢流閥8.66，也就是不讓其溢流，進行觀察，故障現象依舊，懷疑溢流閥存在泄漏。其次分析手動閥8.77在回路中所起作用，可以看出該閥是維護安全閥，當需要維修機床液壓系統時，可以將其打開進行泄壓，若該閥存在故障，液壓系統就會難以起動，同時起動之后也難以保持，若徹底損壞就會造成液壓根本無法起動，直接泄露。懷疑該閥關閉時存在少量泄漏現象。
　　對換向閥8-Y2 依據機床電器圖進行檢查分析，確認該閥在機床開機時開關8-Q1沒有跳閘情況下應當處于吸合狀態，也就是8-Y2電磁閥線圈在機床送電之后一直帶電，實際檢測也是這樣，若該閥內部存在密封不嚴現象，也會造成壓力保持不住的現象。
　　為確認蓄能器控制閥組和換向閥8-Y2是否存在泄漏，依據機床液壓圖所示，從液壓管路連接處A點斷開，進行觀察，未發現有液壓油從控制閥組和換向閥所連管路流出，因此可以確認故障點不是由于控制閥組和換向閥所引起的。

3.蓄能器分析與研究
　　若機床蓄能器8.67中氮氣不足也會造成系統壓力難以長久保持，使液壓泵起動頻繁的故障。
　　依據圖樣可以查到該機床蓄能器要求灌入的氮氣壓力為13.5M P a。用充氮工具連接蓄能器進行檢查，發現蓄能器中無壓力，初步判斷為液壓箱蓄能器壓力不足所致。蓄能器重新充氣后，可以看到液壓泵從剛開始停止到再次起動持續時間可以堅持100s。觀察壓力表8.68可以看到，當壓力升到22MPa之后液壓泵停止工作，這時所有機床動作都不執行，可以看到壓力表8.68 壓力迅速下降，在到達19MPa左右時下降相對緩慢，降到18MPa 之后液壓泵又會再次起動。
4.液壓回路故障分析
　　機床蓄能器灌注氮氣之后液壓頻繁起動現象雖有所緩解，但還是沒有恢復到原始狀態，由此可見機床還存在其他故障點。
　　通過檢查，證明液壓箱內部不存在泄漏，還需要對控制回路進行檢查。由機床液壓圖可以看出：溢流閥8.65存在泄漏也會造成液壓油壓力下降快速；單向閥8.64如果存在反向截止不嚴會造成液壓泵停止之后液壓油泄露回到油箱。
　　關閉機床回路手動閥、ATC 回路手動閥，該機床沒有交換工作臺，因此APC回路手動閥一直處于關閉狀態。
　　打開回油過濾器8.99，起動液壓系統進行觀察，發現回油過濾器沒有液壓油回流，因此可以斷定溢流閥8.65不存在泄露。此時觀察液壓壓力可以看到機床壓力一直保持不變，因此可以斷定單向閥8.64不存在故障，若該單向閥存在故障，壓力會有所下降甚至為0。
　　只關閉手動閥8.69，可以看到機床壓力起動之后保持不變，直到壓力下降為10MPa時，過很長一段時間后，液壓會突然下降為0。
　　只關閉手動閥8.80，可以看到機床壓力起動之后液壓壓力自液壓泵停止轉動之后立即快速下降，直到再次起動。
　　由上述分析可以斷定機床故障主要出現在手動閥8.69之后到機床控制動作的回路中如圖3 所示。
　　對于圖3中的這些執行元件，逐一進行排查。對于主軸換擋機構中的3個換向閥4-Y11、4-Y12 和4-Y13等主軸轉速變化時能進行換擋動作。對每一擋位，當電磁閥帶電時將電磁閥線圈連線斷開進行觀察，液壓壓力始終是快速下降，可見該回路不存在隱患。
　　對于主軸松刀、卡刀油缸控制閥4-Y8 、4-Y9 ，正常工作時4-Y8中的進油口截止，4-Y9進油口一直供油。鑒于此情況，懷疑閥4-Y9泄露或松刀、卡刀油缸內部泄露造成液壓油泄露。
　　在正常工作情況下給閥4-Y9 供電，截止該油路供油，觀察發現液壓泵此時間歇工作時間由灌完氮氣之后的100s可以延遲到3 min。為進一步確認故障點，將各狀態恢復原狀，在關機狀態下斷開管路2.32，將閥4-Y8處的管路用堵頭堵住，將油缸處斷開的管路放入回收容器中，開啟液壓進行觀察，沒有看到有液壓油從管路流出，因此可以確認該松刀、卡刀油缸不存在內部泄露，故障原因可能出現在閥4-Y9上。拆下該閥分解之后進行檢查發現該閥內部一側的單向閥錐面有研傷痕跡，可以確認該閥存在故障需要更換。
　　在起動液壓并強行給閥4-Y9 加上電壓使其截止時，各軸都不運動，進行觀察，發現此時液壓泵間歇工作時間可以延長到9min。由于剛開機時主軸換擋閥
4-Y11、4-Y12、4-Y13中總有一個處于帶電狀態，使主軸處于不同擋位，關閉液壓重新起動（其他動作均不執行），觀察發現此時液壓泵間歇工作時間均可以延長到9min。因此可以確認主軸換擋液壓回路不存在任何泄露。
　　在起動液壓并強行給閥4-Y9 加上電壓使其截止時，手動運動Y 軸，此時閥4-Y10帶電，Y軸鎖緊油缸打開，這時觀察機床液壓泵間歇工作時間只能持續3min，因此確認該回路肯定存在故障。這時關閉液壓重新起動使閥4-Y10 斷電，旋轉B軸使閥4-Y5帶電進行觀察，發現液壓泵間歇工作時間可以延遲到8 min，因此可以確認該電磁閥也可能存在輕微泄露。為確認Y軸鎖緊機構中是鎖緊缸泄露還是電磁閥內部泄露，將閥4-Y5與閥4-Y10互換，然后起動液壓運動Y 軸進行觀察，發現液壓泵間歇工作時間可以延遲到8min；這時關閉液壓重新起動，旋轉B 軸進行觀察，發現液壓泵間歇工作時間只能持續3min。因此可以斷定Y 軸鎖緊缸不存在泄漏，電磁閥4-Y10內部存在泄漏是故障主要因素。
5.結語
　　由以上分析可以確認造成該機床液壓頻繁起動的主要因素有以下4點：①蓄能器8.67氮氣壓力嚴重不足（理論要求13.5M P a，而故障時測量壓力幾乎為0）。② 主軸松刀、卡刀油缸控制閥4-Y9 內部損傷造成單向截止不良。③B軸松開電磁閥4-Y5內部存在輕微泄露。④Y軸鎖緊缸松開電磁閥4-Y10內部存在嚴重泄漏。
　　對蓄能器重新加注氮氣，更換3 個故障電磁閥，這樣即可徹底解決機床液壓系統頻繁起動故障。工作年限較長的精密機床的液壓系統，由于長時間處于高壓、頻繁通斷的狀態，個別控制閥容易出現內漏等問題，不易被發覺。蓄能器由于結構簡單，在故障排查過程中往往容易被忽略，而大部分的蓄能器在長時間使用后都會存在不同程度的壓力降低現象，因此需要定期檢查蓄能器壓力，保證液壓系統正常工作。

標簽：加工中心

分類：加工中心

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