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1、,数控机床机械系统装调与维修一体化教程,主编：韩鸿鸾,模块五 数控机床的液压与气动装置装调与维修,任务一 数控机床的液压装置装调与维修,数控机床的液压系统,数控机床的液压系统,任务目标,在教师的带领下让学生到工厂中参观数控机床液压系统的装调、让工厂中的技术工人(最好是往届毕业生)给学生介绍数控机床液压系统的组成，并找到图样上所标液压系统元件在数控机床上的位置。使学生对于数控机床的液压系统有一个感性认识。,一、数控车床液压系统,1、2、3、5-换向阀 6、7、8-减压阀9、10、11-调速阀 12、13、14-压力表,MJ50数控车床液压系统的原理图,对您所在学校的数控车床液压系统进行分析。,1
2、.卡盘分系统2.回转刀盘分系统3.尾架套筒分系统 数控机床液压系统的特点为：（1）数控机床控制的自动化程度要求较高。（2）液压系统的执行元件主要承担各种辅助功能，常采用减压阀来保证支路压力的恒定。,二、加工中心液压系统,VPl050加工中心的液压系统工作原理图1液压泵 2、9止回阀 3、6压力开关 4液压马达5配重液压缸7、16减压阀 8、11、15换向阀 10松刀缸 12变速液压缸13、14单向节流阀 LS1、LS2、LS3、LS4行程开关,1.刀链驱动支路 2.主轴箱平衡支路 3.松刀缸支路 4.高低速转换支路,对您所在学校的加工中心液压系统进行分析,一、液压系统的维护,数控机床上的液压系
3、统的主要驱动对象有液压卡盘、静压导轨、拨叉变速液压缸、主轴箱的液压平衡、液压驱动机械手和主轴上的松刀液压缸等。,1.液压系统的维护要点（1）保持油液清洁。（2）控制液压系统中油液的温升，油温变化范围大，其后果：影响液压泵的吸油能力及容积效率；系统工作不正常，压力、速度不稳定，动作不可靠；液压元件内外泄漏增加；加速油液的氧化变质。,(3)控制液压系统泄漏极为重要，要控制泄漏，首先是提高液压元件零部件的加工精度和元件的装配质量以及管道系统的安装质量。其次是提高密封件的质量，注意密封件的安装使用与定期更换，最后是加强日常维护。(4)防止液压系统振动与噪声。(5)严格执行日常点检制度。(6)严格执行定
4、期紧固、清洗、过滤和更换制度。,2.液压系统的维护操作,液压站的维护,液压油冷却装置的维护,液压油箱的维护,油水分离器的维护,二、液压系统常见故障及其诊断方法。,检修实例1:弹性夹具无法张开的故障排除,故障现象：某配套GSK980M系统的数控磨床，在装卸工件时，发现夹具无法张开。,液压系统原理图,1油箱2过滤器3液压泵4电动机5压力表6基板7溢流阀 8换向阀9液压缸 l0信号开关,分析及处理过程：本机床采用的是液压弹性夹具，靠液压 缸压力顶开夹具进行工件装夹。经检查后发现夹具顶开的行程远远不够，因此调整夹具行程，调整后发现效果不佳，工件仍很难装夹。因此，进一步检查电气控制回路，发现DC24V电
5、磁阀线圈两端电压为22V(属正常)，检查液压管路，发现管路正常，手动控制液压阀，使其处于左位机能，工件装夹正常；拆开电磁阀，发现阀心处一固定螺钉松脱，导致电磁阀在得电过程中，阀心不能准确到位，引起部分用于顶开液压缸的液压油处于卸荷状态。故障排除：拧紧该螺钉，重新调试夹具行程后，故障排除。,检修实例2:液压泵噪声大的故障排除修,故障现象：某配套FANUC PM0系统的数控专用磨床，在机床大修后发现机床起动后液 压泵噪声特别大。分析及处理过程：据用户反映，在机床大修前，液压泵起动声音较小，而在维修后液压 泵反而噪声变大了。根据用户反映和现场分析可知产生该原因可能是由于液压某处管路堵塞、液压泵损坏等
6、原因造成，因此拆开液压油管和液压泵，发现泵和油管均正常，在拆的过程中，偶尔发现液压油粘度特别高，核对机床使用说明书，发现液压油牌号不正确，故障时正值冬天，从而使液压泵噪声变大。故障排除：更换液压油后，机床故障排除。,检修实例3:润滑油路电磁阀的故障排除,故障现象：一台配套SIEMENS 810T系统的数控立式车床，一次出现刀架上下运动时，刀架顶端进油管路出现异常连续冒油，系统报警油压过低。分析及处理过程：检查液压系统管路无损坏，PLC控制系统正常，进一步检查液压系统 控制元件，发现刀架润滑油路中的一个两位三通电磁阀线圈烧坏，阀心不能回位，使得刀架 润滑供油始终处于常开状态。故障排除：更换电磁阀
7、后，故障消除。,检修实例4:供油回路的故障排除,故障现象：供油回路不输出压力油,变量泵供油装置回路,分析及处理过程：启动液压系统，调节溢流阀，压力表指针不动作，说明无压力；启动电磁阀，使其置于右位或左位，液压缸均不动作。电磁换向阀置于中位时，系统没有液压油回油箱。检测溢流阀和液压缸，其工作性能参数均正常。而液压系统没有压力油输出，显然液压泵没有吸进液压油，其原因可能会有：液压泵的转向不对；吸油滤油器严重堵塞或容量过小；油液的粘度过高或温度过低；吸油管路严重漏气；滤油器没有全部浸入油液的液面以下或油箱液面过低；叶片在转子槽中卡死；液压泵至油箱液面高度大于500mm等。经检查，泵的转向正确，滤油器
8、工作正常，油液的粘度、温度合适，泵运转时无异常噪声，说明没有过量空气进入系统，泵的安装位置也符合要求。,分析及处理过程：将液压泵解体，检查泵内各运动副，叶片在转子槽中滑动灵活，但发现可移动的定子环卡死于零位附近。变量叶片泵的输出流量与定子相对转子的偏心距成正比。定子卡死于零位，即偏心距为零，因此泵的输出流量为零。当其偏心距为零时，密封的工作腔容积不变化，所以不能完成吸油、压油过程，因此上述回路中无液压油输入，系统也就不能工作。排除步骤：将叶片泵解体，清洗并正确装配，重新调整泵的上支承盖和下支承盖螺钉，使定子、转子和泵体的水平中心线互相重合，使定子在泵体内调整灵活，并无较大的上下窜动，从而避免定
9、子卡死而不能调整的故障。,检修实例5:压力控制回路的故障排除,故障现象：压力控制回路中溢流不正常。,定量泵压力控制回路,分析及处理过程：液压缸停止工作运行时，系统不卸荷，液压泵输出的压力油全部由溢流阀溢回油箱。系统中的溢流阀通常为先导式溢流阀，这种溢流阀的结构为三级同心式。而当压力调整到高于10MPa的任一压力值时，系统会发出像吹笛一样的尖叫声，此时可看到压力表指针剧烈振动，并发现噪声来自溢流阀。当压力调整到一定值时，就必然激起主阀心振动。这种高频振动必将引起弹簧、特别是调压弹簧的强烈振动，并出现共振噪声。另外，由于高压油不通过正常的溢流口溢流，而是通过被卡住的溢流口和内泄油道溢回油箱，这股高
10、压油流将发出高频率的流体噪声。,故障排除:首先可以调整阀盖；装配时，调整同轴度，使主阀心能灵活运动，无卡紧现象，然后按装配工艺要求，依照一定的顺序用定扭矩扳手拧紧，使拧紧力矩基本相同。当阀盖孔有偏心时，应进行修磨，消除偏心。主阀心与阀体配合滑动面若有污物，应清洗干净，目的就是保证主阀心滑动灵活的工作状态，避免产生振动和噪声。另外，主阀心上的阻尼孔，在主阀心振动时有阻尼作用，当工作油液粘度降低，或温度过高时，阻尼作用将相应减小。因此，选用合适粘度的油液和控制系统温升过高也有利于减振降噪。,检修实例6:速度控制回路的故障排除,故障现象：速度控制回路中速度不稳定。,进口节流调速回路示意图,分析及处理
11、过程：节流阀前后压差小致使速度不稳定，系统的故障是液压缸推动负载运动时，运动速度达不到调定值。经检查，系统中各元件工作正常，油液温度属正常范围。但发现溢流阀的调节压力只比液压缸工作压力高0.3MPa，压力差值偏小，再加上回路中，油液通过换向阀的压力损失为0.2MPa，这样造成节流阀前后压差值低于0.20.3MPa，致使通过节流阀的流量达不到设计要求的数值，于是液压缸的运动速度就不可能达到调定值。故障排除：提高溢流阀的调节压力，使节流阀的前后压差达到合理压力值后，故障消除。,检修实例7:方向控制回路的故障排除,故障现象：方向控制回路中滑阀没有完全回位。分析及处理过程：在方向控制回路中，换向阀的滑
12、阀因回位阻力增大而没有完全回位是最常见的故障，将造成液压缸回程速度变慢。排除故障首先应更换合格的弹簧；如果是由于滑阀精度差，而使径向卡紧，应对滑阀进行修磨或重新配制。一般阀心的圆度和锥度允差为0.003O.005mm，最好使阀心有微量的锥度，并使它的大端在低压腔一边。故障排除：脏物进入滑阀缝隙中而使阀心移动困难；间隙配合过小，以致当油温升高时阀心膨胀而卡死；电磁铁推杆的密封圈处阻力过大，以及安装紧固电动阀时使阀孔变形等。找到卡紧的原因，就好排除故障了。,检修实例8:阀换向滞后引起的故障排除,故障现象：液压缸在开始完成快退动作时，首先出现向工件方向前冲，然后再完成快退动作。此种现象影响加工精度，
13、严重时还可能损坏工件和刀具。,液压系统原理图,分析及处理过程：从系统中可以看出：在执行快退动作时，三位四通电动换向阀和二位二通换向阀必须同时换向。由于三位四通换向阀换向时间的滞后，即在二位二通换向阀接通的一瞬间，有部分压力油进入液压缸工作腔，使液压缸出现前冲。当三位四通换向阀换向终了时，压力油才全部进入液压缸的有杆腔，无杆腔的油液才经二位二通阀回油箱。在二位二通换向阀和节流阀上并联一个单向阀，液压缸快退时，无杆腔油液经单向阀回油箱，二位二通阀仍处于关闭状态，这样就避免了液压缸前冲的故障。,检修实例9:一数控车床卡盘失压故障,故障现象：液压卡盘夹紧力不足，卡盘失压，监视不报警。故障检查与分析：该
14、数控车床，配套的电动刀架为LD4I型。卡盘夹紧力不足，可能是系统压力不足、执行件内泄、控制回路动作不稳定及卡盘移动受阻造成。故障排除：调整系统压力至要求，检修液压缸的内泄及控制回路动作情况，检查卡盘各摩擦副的滑动情况，卡盘仍然夹紧力不足。经过分析后，调整液压缸与卡盘间联接拉杆的调整螺母，故障排除。,检修实例10:T40卧式加工中心刀链不执行校准回零,故障现象：开机，待自检通过后，启动液压，执行轴校准，其后在执行机械校准时出现以下两个报警：ASL40 ALERT CODE 16154 CHAIN NOT ALIGNEDASL40 ALERT CODE 17176 CHAIN POSITION E
15、RROR因此机床不能正常工作。,故障检查与分析：分析故障范围在以下3方面：刀链因故未能转到校准位置(HOME POSITION)就停止；刀链确已转到了校准位置，但由于接近开关3PROX故障，NC没有接收到到位信号，刀链一直转动，直到NC在设定接收该信号的时间范围到时产生以上报警，刀链才停止校准；刀链在转到校准位置时，NC虽接到了到位信号，但由于1SOL故障，导致制动销不能插入，限位开关1LS信号没有，而且3SOL因惯性使刀链错开回归点，接近开关信号又没有。,故障排除：首先检查接近开关3PROX正常。再通过该机在线诊断功能发现在机械校准操作时1LS信号I0033(LS APIN-ADV)和3PR
16、OX信号I0034(PRCHNAHOME)状态一直都为OFF，观察刀链在校准过程中确实没有到位就停止转动，而且发现每次校准时转过的刀套数目也没有规律，怀疑电磁阀3SOL或者液压马达有问题。进一步查得液压马达有漏油现象，拆下更换密封圈，漏油排除，但仍不能校准，最后更换电磁阀3SOL后故障排除。说明：由于用万用表测量电磁阀电压及阻值基本正常，而且每次校准时刀链也确实转动，因此在排除了其他原因后，最后才更换性能不良的电磁阀。,检修实例11:JOG方式时，机械手在取送刀具时，不能缩爪,故障现象：机床在JOG状态下加工工件时，机械手将刀具从主刀库中取出送入送刀盒中，不能缩爪，但却不报警，将方式选择到AT
17、C状态，手动操作都正常。故障检查与分析：经查看梯型图，原来是限位开关LS916没有压合，调整限位开关位置后，机床恢复正常。但过一段时间后，再次出现此故障，检查LS916并没松动，但却没有压合，由此怀疑机械手的油缸拉杆没伸到位，故障排除：经查发现液压缸拉杆顶端锁紧螺母的顶丝松动，使液压缸伸缩的行程发生了变化，调整了锁紧螺母并拧紧顶丝后，此故障排除。,任务拓展,数控机床的修理制度,根据数控机床磨损的规律，“预防为主、养修结合”是数控机床检修工作的正确方针。,一、随坏随修 二、计划预修 第一种是强制修理第二种是定期修理第三种是检查后修理,特点：数控机床分为A、B、C三类。A为重点数控机床B为非重点数
18、控机床C为一般数控机床对A、B两类采用计划预修，而对C类采取随坏随修的办法。,：您所在的地区对数控机床采用哪种维修制度和组织方法？,三、分类维修,任务巩固,一、填空题1.现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压和气动装置来辅助实现整机的自动运行。2.液压传动装置使用工作压力高的油性介质，因此机构输出力大。3.数控车床回转刀盘分系统有两个执行元件，刀盘的松开与夹紧由液压缸执行，而液压马达则驱动刀盘回转。,4.要控制泄漏，首先是提高液压元件零部件的加工精度和元件的装配质量以及管道系统的安装质量。5.液压回路主要由能源部分、控制部分和执行机构部分构成。6.液压泵是液压系统
19、中的动力部分，能将电动机输出的机械能转换为油液的压力能。,二、选择题1.（A）液压系统主要承担卡盘、回转刀架与刀盘及尾架套筒的驱动与控制。A.数控车床 B.数控铣床 C.加工中心2.数控车床的（C）能实现卡盘的夹紧与放松及两种夹紧力(高与低)之间的转换。A.电器系统 B.气动系统 C.液压系统3.液压系统的所有电磁铁的通、断均由数控系统用（C）来控制。A.ATC B.APC C.PLC4.数控车床卡盘分系统的执行元件是（A）。A.液压缸 B.电动机 C.液压泵,5.卧式加工中心液压系统中液压泵采用双级压力控制变量（A），低压调至4MPa，高压调至7MPa。A.柱塞泵 B.叶片泵 C.压力阀6.
20、柱塞泵中的柱塞泵往复运动一次，完成一次（A）。A 进油和压油 B 进油 C 压油 D 排油7.液压回路主要由能源部分、控制部分和（B）部分构成。A 换向 B.执行机构 C.调压 8.液压泵是液压系统中的动力部分，能将电动机输出的机械能转换为油液的（A）能。A压力 B.流量 C.速度,9.液压系统中的压力的大小取决于（A）。A外力 B.调压阀 C.液压泵10.从工作性能上看液压传动的缺点有（C）。A调速范围小 B.换向慢 C.传动效率低11.液压油的（A）是选用的主要依据。A.粘度 B.润滑性 C.粘湿特性 D.化学积定性 12.液压系统中，油箱的主要作用是储存液压系统所需的足够油液，并且（C）
21、。A.补充系统泄漏,保持系统压力 B.过滤油液中杂质,保持油液清洁 C.散发油液中热量,分离油液中气体及沉淀污物 D.维持油液正常工作温度,防止各种原因造成的油温过高或过低,三、判断题（正确的划“”，错误的划“”）1.（）一个简单而完整的液压传动系统由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件等四部分组成。2.（）液压传动装置过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。3.（）数控车床回转刀盘的正反转及刀盘的松开与夹紧由气动装置。4.（）尾架套筒通过液压缸实现顶出与缩回。5.（）压力阀的作用是当液压缸压力不足时，立即使主轴停转，以免卡盘松动，将旋转工件甩出，危及操作者的安全以及造成其他损失。6.（
22、）加工中心采用液压缸拉紧机构使刀柄与主轴连结为一体，采用碟簧使刀柄与主轴脱开。,7.（）液压系统的故障有100是由于油液污染引发的，油液污染还加速液压元件的磨损。8.（）造成卡盘无松、夹动作的原因可能是电气故障或液压部分故障。9.（）造成液压卡盘失效故障的原因一般是液压系统故障。10.（）尾座顶不紧的原因可能是密封圈损坏或液压压力不足。11.（X）液压缸的功能是将液压能转化为机械能。12.（X）保证数控机床各运动部件间的良好润滑就能提高机床寿命。13.（）液压系统的输出功率就是液压缸等执行元件的工作功率。,14.（）液压系统的效率是由液阻和泄漏来确定的。15.（）调速阀是一个节流阀和一个减压阀串联而成的组合阀。16.（）数控机床为了避免运动件运动时出现爬行现象，可以通过减少运动件的摩擦 来实现。17.（）液压泵不供油或者流量不足的原因可能是因为流量调节螺钉调节不当，定子偏心方向相反，此时的故障排除方法是按逆时针反方向逐步转动流量调节螺钉。,18.（）数控机床液压系统及工作压力低，运动部件爬行的原因是液压油的泄露。19.（）液压系统的输出功率就是液压缸等执行元件的工作功率。20.（）液压系统的效率是由液阻和泄漏来确定的。21.（）调速阀是一个节流阀和一个减压阀串联而成的组合阀。22.（）液压缸的功能是将液压能转化为机械能。,
