液压、气动系统在数控机床中的应用毕业论文

湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书1 摘要目前，数控机床大都应用到了液压、气动系统。而液压、气动系统又是由元件组成，只有在对液压、气动系统元件的应用、结构、失效机理深入认识才能顺利分析和排除故障。本文针对数控机床中液压、气动系统常见的故障进行分析，列出了这些故障的原因分析表并提出了解决措施。同时，也提出对其两个系统的维护要点，这样既能减少液压、气动系统故障产生的次数，又能快速排除液压、气动系统故障，从而提高工作效率。关键词：数控机床 液压系统 气动系统 故障排除湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书2 目录摘要 .1目录 .2引言 .31 数控机床液压与气动系统常见故障表征 .41.1 液压和气压传动系统的构成 .41.2 液压系统在数控机床中常见故障的表征 .41.3 气动系统在数控机床中常见故障的表征 .42 液压系统常见故障分析 .62.1 液压系统外漏 .62.2 液压系统压力提不高或没有压力 .62.3 噪声和振动 .72.4 油温过高 .83 气动系统常见故障分析 .93.1 执行元件故障 .93.2 控制元件故障 .93.3 安全阀常见故障 .93.4 方向控制阀常见故障 .104 液压、气动系统故障案例分析 .114.1 液压卡盘失效 .114.2 导轨润滑不足 .114.3 刀柄和主轴的故障维修 .114.4 松刀动作缓慢的故障维修 .124.5 突然无报警停机的故障维修 .135 数控机床液压与气动系统的维护 .14结束语 .16致谢 .17参考文献 .18湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书3 引 言随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因为大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以让数控机床的系统维修成为了一个难题。液压、气动系统在数控机床中的应用比较广泛。其中，数控机床中常用液压系统的于：液压卡盘液压静压导轨液压拨叉变速液压缸主轴箱的液压平衡液压驱动机械手回转工作台的夹紧与松开液压缸主轴上夹刀与松刀液压缸机床的润滑冷却。气动系统主要在这几个方面应用于数控机床。气动机械手主轴的松刀主轴锥孔的吹气工件、工具定位面和交换工作台的自动吹屑、清理定位基准面机床防护罩、安全防护门的开关工作台的松开夹紧，交换工作台的自动交换动作。而液压、气动系统会经常会出一些故障，这些故障在数控机床中出现比率比较大，故本文针对这些故障进行分析，从而为以后解决这些故障提供参考。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书4 1 数控机床液压与气动系统常见故障表征1.1 液压和气压传动系统的构成液压和气压传动系统一般由以下 5 个部分组成：1.动力装置。动力装置是将原动机的机械能转换成传动介质的压力能的装置。常见的动力装置有液压泵和空气压缩机等。2.执行装置。执行装置用于连接工作部件，将工作介质的压力能转换为工作部件的机械能，常见的执行装置有液压缸和汽缸及进行回转运动的液压电机、气电机等。 3.控制与调节装置。控制与调节装置是用于控制和调节系统中工作介质的压力、流量和流动方向，从而控制执行元件的作用力、运动速度和运动方向的装置，同时也可以用来卸载或实现过载保护等。4.辅助装置。辅助装置是对过载介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件之间连接等作用的装置。5.传动介质。传动介质是用来传递动力和运动的过载介质，即液压油或压缩空气。 1.2 液压系统在数控机床中常见故障的表征1.接口连接处泄漏2.运动速度不稳定3.阀芯卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵4.阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去5.阀类元件漏装弹簧或密封件，或管道接错而使动作混乱6.设计、选择不当，使系统发热，或动作不协调，位置精度达不到要求7.液压件加工质量差，或安装质量差，造成阀类动作不灵活8.长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损等，造成系统中内外泄漏量增加，系统效率明显下降1.3 气动系统在数控机床中常见故障的表征1.气源故障，包括空压机故障、减压阀故障、管路故障、气源处理元件故障等2.气缸故障，由于气缸装配不当和长期使用，气缸易发生内、外泄漏，湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书5 输出力不足和动作不平稳，缓冲效果不良，活塞杆和缸盖损坏等故障3.换向阀故障，包括换向阀不能换向或换向动作缓慢，气体泄漏，电磁先导阀有故障等4.气动辅助元件故障，里面包括油雾器故障、自动排污器故障、消声器故障等湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书6 2 液压系统常见故障分析2.1 液压系统外漏液压系统产生外漏的原因错综复杂，主要是由于振动、腐蚀、压差、温度、装配不良等原因造成。另外，液压元件的质量、管路连接、系统设计、使用维护不当也会引起外漏。产生外漏的部位也有很多，例如：接头、接合面、密封面及壳体等。外漏是液压系统最为常见，且需要认真对待的故障。解决方法：提高几何精度，降低表面粗糙度，加强密封。2.2 液压系统压力提不高或没有压力产生这类故障的主要原因是系统压力油路和回油路短接，或者有较严重的泄漏，也可能是液压泵本身根本无压力油输入液压系统或压力不足，或者是电动机方向反转或功率不足以及溢流阀失灵等因素，故障分析及排除方法如表 2.1 所示。表 2.1 液压系统压力故障原因分析表故障种类 故障产生原因 故障排除方法1.转向错误 1.纠正转向2.零件损坏 2.更换3.运动件磨损间隙大，泄漏严重 3.修复或更换液压泵4.进油吸气，排油泄漏 4.拧紧各接合处，保证密封1.阀在开口位置被卡住，无法建立压力 1.修研使阀在体内移动灵活2.阻尼空堵塞 2.清洗阻尼通道3.阀中钢球与管座密合不严 3.更换钢球或研配阀座溢流阀4.弹簧变形或折断 4.更换弹簧液压缸因间隙过大或密封圈损坏使高低压互通 修配活塞或更换密封圈压力油路泄漏 拧紧各接合处排除泄漏压力故障压力表失灵损坏，不能反应系统的实际压力 更换压力表湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书7 2.3 噪声和振动液压系统的噪声或振动也是常见故障之一，这一类故障可使人大脑疲劳，影响液压系统的工作性能，降低液压元件寿命，严重的还会影响工件的加工精度，降低生产率，甚至使机床及部件加速变形、磨损和损坏，故障成因及解决办法如表 2.2 所示.表 2.2 噪声和振动故障原因分析表故障种类 故障产生原因 故障排除方法1.液压泵吸油口密封不严 1.拧紧进油口螺母2.油箱中的油液不足 2.加油至油标线上3.吸油管侵入油箱太少 3.将吸油管侵入油箱 2/3 高度处4.液压泵吸油位置太高 4.液压泵吸油口至进油口一般不超过 500mm5.油液黏度太大，增加流动阻力 5.更换黏度小的油液6.液压泵吸油口截面过小 6.将进油口斜切 45，以增加吸油面积液压泵7.过滤器表面被污物阻塞 7.清除附着在过滤器上的污物1.阀座损坏 1.修复阀座2.油中杂质较多，将阻尼孔阻塞 2.疏通阻尼孔3.阀与阀体孔配合间隙过大 3.研磨阀孔，更换新阀，重配间隙4.弹簧疲劳或损坏，使阀不灵活 4.更换弹簧溢流阀作用失灵5.因脏物使阀在阀体孔内不灵活 5.清除阀体内脏物，使其移动灵活油管管道碰击 吸油管距回油管太近 使两者适当远离1.电磁铁焊接不良 1.重新焊接2.弹簧损坏或过硬 2.更换弹簧电磁铁失灵3.滑阀在阀体中卡死 3.配研滑阀，使其在阀体内移动灵活1.液压泵电动机联轴器不同心 1.使联轴器同心度在 0.1mm 之内2.运动部件换向时缺乏阻尼 2.增设调整换向节流，使换向平稳噪声和振动故障其他原因3.液压泵振动而引起的元件振动 3.平衡各运动部件湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书8 2.4 油温过高数控机床的各种液压系统在使用过程中都是以油液作为工作介质传递动力和动作讯号的。在传递过程中，由于油液沿着管道流动或流经各种阀时而产生压力损失，以及整个液压系统如液压泵、液压缸、液压马达等相对运动零件间的摩擦阻力而引起的机械损失和油泄漏等损耗的容积损失，组成了总的能量损失。这些能量损失转变为热能，使油温升高。解决方法：尽量采用简单的回路，使系统中无多余零件，优化液压系统的设计，管路布置时，尽量减少弯管，缩短管道长度，减少管道截面突变等。定期保养、清洗，保持管道内壁光滑，努力提高相对运动件的加工精度和装配质量，改善油箱散热条件，适当的增加油箱体积，采取强制冷却办法等。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书9 3 气动系统常见故障分析3.1 执行元件故障对于数控机床而言，较常用的执行元件是气缸，气缸的种类很多，但其故障形式却有着一定的共性，只要是气缸的泄漏，输出力不足，动作不平稳，缓冲效果不好以及外载造成的气缸损伤等。产生上述故障的原因有以下几类：密封圈损坏、润滑不良、活塞杆偏心或有损伤，缸筒内表面有锈蚀或缺陷，进入了冷凝水杂质，活塞或活塞杆卡住，缓冲部分密封圈损坏或性能差，调节螺钉损坏，气缸速度太快，由偏心负载或冲击负载等引起的活塞杆折断解决方法：更换密封圈，加润滑油，清除杂质，重新安装活塞杆使之不受偏心负荷，检查过滤器有无毛病，不好用要更换，更换缓冲装置调节螺钉或其密封圈，避免偏心载荷和冲击载荷加在活塞杆上。3.2 控制元件故障压力控制阀中，减压阀常见的故障有：二次压力升高、压力降很大、漏气、阀体泄漏、异常振动等造成这些故障的原因有：调压弹簧损坏，阀座有伤痕或阀座橡胶有剥离，阀体中进入灰尘，阀活塞导向部分摩擦阻力大，阀体接触面有伤痕等。解决方法：查清故障原因，然后对出现故障的地方进行处理，如将损坏了的弹簧、阀座、阀体、密封件等坚决更换，同时清洗、检查过滤器，不再让杂质混入，注意所选阀的规格，使其与需要相适应。3.3 安全阀常见故障压力虽已上升但不溢流，压力未超过设定值却溢出，有振动发生，从阀体和阀盖向外解决方法：产生这些故障的原因多数是由于阀内混入了杂质或异物，将孔堵塞或将阀的移动零件卡死；调压弹簧损坏，阀座损伤；膜片破裂，密封件损伤；压力上升速度慢，阀放出流量过多引动起振动等。解决方法也简单，将破损了湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书10 的零件、密封件、弹簧