田東閣 ，王建軍

（濟南二機床集團有限公司，山東 濟南 250022）

作為數(shù)控機床重要結(jié)構之一的液壓系統(tǒng)結(jié)構較為緊湊、操作過程便捷，能夠確保機床穩(wěn)定運行，降低機床操作難度。然而運行環(huán)境不佳、操作不夠規(guī)范可能導致液壓機床出現(xiàn)故障問題，若是故障較為嚴重可能會削弱機床生產(chǎn)效益、縮短機床使用壽命。為此，機床應用過程中，需要科學處理液壓系統(tǒng)故障，并定期進行維護保養(yǎng)。由于機床液壓系統(tǒng)結(jié)構相對復雜，故障點定位難度較高，要求檢修維護人員具備較強的專業(yè)性。機床維修人員要對液壓系統(tǒng)結(jié)構及運行原理有充分了解，并明確液壓系統(tǒng)易出現(xiàn)的故障，從而針對性采取可行性故障維修措施，并定期化、科學化開展液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)工作，通過事前預防與事后控制，保障機床安全、穩(wěn)定運行。

1 機床液壓系統(tǒng)常見故障及診斷方法

1.1 噪聲故障

機床運行過程中，液壓系統(tǒng)可能會突然出現(xiàn)異響，沒有任何規(guī)律，此種噪聲故障發(fā)生時機床會同時存在異常振動現(xiàn)象，不僅會影響機床運行穩(wěn)定性，噪聲的持續(xù)存在會導致生產(chǎn)工人心情煩躁，從而影響其身體健康或是降低零件加工質(zhì)量[1]。診斷噪聲故障時，要重點排查四個區(qū)域。一要檢查液壓泵，需要檢查液壓泵齒輪葉片是否老化或嚴重磨損，還要查看泵體部件是否出現(xiàn)移位或錯位現(xiàn)象，這些問題若存在會導致泵體內(nèi)混入大量空氣，進而引發(fā)噪聲故障。二要檢查溢流閥，如果溢流閥的閥芯與閥孔之間出現(xiàn)過大的間隙、閥芯無法靈活移動，或是閥座外觀受損，均可能影響到溢流閥的正常應用，也會導致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)異響。三要檢查電磁鐵，電磁鐵焊接不牢固是導致噪聲故障的主要原因。四要檢查管道，重點查看管道之間是否存在相碰現(xiàn)象，并檢查阻尼孔是否被阻塞而導致油液無法正常流動，出現(xiàn)這兩種情況均會使液壓系統(tǒng)運行時發(fā)出振動及異響。

1.2 液壓沖擊故障

機床正常運行的過程中，如果液壓系統(tǒng)中的液壓油流動方向、流動速度突然改變，會導致液壓油的壓力在短時間內(nèi)快速提升，若是提升至額定壓力的300%，則可能導致液壓沖擊故障，具體表現(xiàn)為液壓油溫度快速提升、液壓系統(tǒng)振動并發(fā)出異響，并且連接件還會出現(xiàn)松動脫落現(xiàn)象[2]。液壓沖擊故障通常是由液壓閥及其他執(zhí)行元件突然性關閉或油液流動方向急速轉(zhuǎn)變所致。診斷此故障時，首先要對導閥門、換向閥等液壓系統(tǒng)結(jié)構件進行檢查，判斷這些部件能否靈活、快速制動，同時還要對節(jié)流緩沖裝置是否遭到了嚴重磨損進行仔細查看，并檢測節(jié)流緩沖器的密封性是否良好。這些問題均可能導致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)液壓沖擊故障。此外，如果液壓缸中未安裝緩沖器，或是系統(tǒng)內(nèi)部混入的空氣量過大，也會引發(fā)此故障。因此，診斷時需要對液壓缸進行重點排查，進而判斷具體的故障點。

1.3 氣穴與沖蝕故障

液壓系統(tǒng)運行過程中，在系統(tǒng)的液流低壓區(qū)及高壓區(qū)內(nèi)分別會形成氣穴與沖蝕，這兩類故障的表現(xiàn)形式相似度較高。出現(xiàn)故障的液壓系統(tǒng)，金屬部件外表面會出現(xiàn)由于氧化腐蝕導致的凹坑，并且存在明顯的表面脫落現(xiàn)象，此故障若未及時處理與解決，會降低液壓元件的總體使用時限。液壓缸內(nèi)的油液之中有空氣進入后，在油液流動時，受到空氣壓力干擾會導致氣泡形成。氣泡會隨油液流動而轉(zhuǎn)移，移動到高壓區(qū)域潰破會產(chǎn)生較大的沖擊作用，且會導致油液溫度升高，在沖擊力及高溫雙重作用下會增大液壓元件疲勞度，使之出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，高溫會導致元件表面軟化，受到?jīng)_擊之后表面便會形成分散分布的凹坑[3]。診斷此故障時，主要是對液壓系統(tǒng)元件外觀進行檢查，元件表面有坑洞或存在元件脫落現(xiàn)象便可判定為氣穴沖蝕故障。

1.4 超溫故障

此故障是指機床液壓系統(tǒng)的溫度在極短時間內(nèi)快速升高，突破規(guī)定溫度值，同時系統(tǒng)連續(xù)運行之下，機械、壓力以及容積各方面所產(chǎn)生的能量損失也會以熱能形式釋放，這也會引發(fā)超溫故障。診斷超溫故障時，應檢測液壓系統(tǒng)各結(jié)構件的工作溫度，再與額定溫度范圍進行對比分析，結(jié)合以往的運行數(shù)據(jù)繪制出液壓系統(tǒng)溫度變化曲線圖，可判斷出機床液壓系統(tǒng)是否處于超溫運行狀態(tài)。超溫故障診斷過程中，需要重點排查液壓系統(tǒng)的油液損耗是否正常，或是對系統(tǒng)運行時間進行計算，當油耗過大、液壓系統(tǒng)長時間超負荷運行時，便可能出現(xiàn)超溫故障。此外，還可通過檢測油液黏稠度、查看元件連接處密封度，分析各個部件的運行狀態(tài)。如果油液黏度較低、連接處存在滲漏問題，或是部件運行時存在相互摩擦，均可能引發(fā)液壓系統(tǒng)超溫故障[4]。

1.5 爬行故障

液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件以較低的速度運行時，可能會出現(xiàn)運行速度時高時低或運行間歇性中斷現(xiàn)象，便出現(xiàn)了系統(tǒng)爬行故障[5]。一旦發(fā)生此故障，可能導致加工零件表面精度不足，或使刀具出現(xiàn)嚴重磨損。診斷爬行故障時，需要對油箱內(nèi)油液排除情況進行檢查，并查看吸油與排油管道之間的距離是否適合，如果排油時有油液飛濺或是管間距過小，會導致空氣混入油液，從而誘發(fā)爬行故障。還要查看油液位置的高低，檢查液壓系統(tǒng)密封度，若是油液位置偏低會影響吸油的順暢性，而系統(tǒng)密封性差則會導致空氣進入油液。此外，需要對液壓桿能否靈活運動、蓄能器壓力變化是否正常進行檢查，并查看液壓系統(tǒng)運行時是否存在局部阻力，有無運動件運行精度不足的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象一旦存在，均可能導致系統(tǒng)出現(xiàn)爬行故障。

2 機床液壓系統(tǒng)運行故障的維修措施

2.1 噪聲故障維修措施

為快速解決噪聲故障，使液壓系統(tǒng)盡快恢復運行，維修人員需要了解故障排除順序，結(jié)合既往相似案例，總結(jié)噪聲故障發(fā)生規(guī)律，確定可能出現(xiàn)故障隱患的各結(jié)構件的排查順序。首先，應檢查液壓泵，確認此部分無故障問題后再檢查溢流閥，之后依次排查電磁鐵及管道，最后再檢查液壓油。對于由液壓泵導致的噪聲故障，檢修處理時應降低液壓泵吸入高度，將此高度控制在50 cm 之內(nèi)，且吸油管應插入油箱內(nèi)70%左右[6]。若為溢流閥老化或電磁鐵故障導致的故障問題，需要及時更換損壞構件，還要清除阻尼孔處殘留的液壓油，打磨閥芯表面以消除毛刺，并換用新的吸油器或濾油器。如果管道安裝時吸油及排油管道間距過小，需換成管徑適宜的管道，并做好管道加固處理，應重新加注液壓油，檢測油液黏度，判斷油液質(zhì)量。此外，如果噪聲故障排除后仍會經(jīng)常出現(xiàn)噪聲故障，并且噪聲影響幅度不大，可換用低噪聲液壓元件，例如可將柱塞泵更換為新型葉片泵，有效降低噪聲故障產(chǎn)生的影響。

2.2 液壓沖擊故障維修措施

處理液壓沖擊故障時，維修人員可將蓄能裝置安裝于減慢閥的前部區(qū)域，并將液壓管替換為比原管管徑更大的新橡膠軟管，能夠有效縮短沖擊波傳播長度，并降低沖擊產(chǎn)生的影響幅度。之后需要依次查看先導閥、換向閥等結(jié)構件是否能夠靈活運行，需將部件表面殘留的油液清潔干凈，將受損閥件拆下?lián)Q成新閥，且將背壓閥、緩沖器安裝于液壓缸頂部區(qū)域，還要將液壓系統(tǒng)中的空氣全部排凈，通過這些處理措施增強油壓的穩(wěn)定性[7]。此外，液壓沖擊故障解決后，還可能復發(fā)，為降低故障重復性出現(xiàn)隱患，需要對閥門總制動錐的傾斜角度進行重新調(diào)整，此措施可將液壓油的流動速度控制在合理范圍之內(nèi)，能夠避免沖擊故障重復性出現(xiàn)影響液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定、持續(xù)運行。

2.3 氣穴與沖蝕故障維修措施

發(fā)生氣穴故障或沖蝕故障后，如果液壓系統(tǒng)的金屬元件受到嚴重的氧化腐蝕，表面會出現(xiàn)大量凹坑，或存在較大范圍的表面脫落，需要對此元件進行更新，更換后還需定期檢測液壓系統(tǒng)各個結(jié)構件的疲勞值。一般情況下，零件更換之后液壓系統(tǒng)可恢復正常工況。同時，為防止液壓系統(tǒng)反復出現(xiàn)氣穴故障或沖蝕故障，維修人員還需要更換部件制作材料，或?qū)σ簤合到y(tǒng)的工作壓力值進行重新設定，以防止液壓系統(tǒng)運行時金屬元件反復受到?jīng)_擊力及高溫影響而形成氣穴或沖蝕故障。運用新材料制作零部件時，需要選擇不易受到氧化腐蝕的材料，或是應用具備較高抗疲勞能力的材料，從而延緩氧化腐蝕以及沖擊作用對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。液壓系統(tǒng)工作壓力調(diào)整之后，有助于減少溫度較高時液壓系統(tǒng)中油液的溶氧量，可有效防止氣泡生成，能夠降低氣穴與沖蝕故障發(fā)生率。

2.4 超溫故障維修措施

處理超溫故障之前，維修人員需要以故障診斷結(jié)果為依據(jù)，科學制定維修處理方案，如果診斷出超溫故障是由工作油壓高于正常值所引起的，需要通過合理調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)運行參數(shù)來消除故障問題，也可將隔板放置于液壓系統(tǒng)內(nèi)部，通過隔絕熱量以防止液壓系統(tǒng)溫度異常升高。如果是由液壓油黏度與規(guī)定標準差異較大導致的超溫故障，則需要中斷機床運行，將液壓缸中的油液全部清除后，再選用黏度符合標準的新油液注入其中，并應確保油液表面高度與規(guī)定要求相一致，從而有效解決超溫故障。若是由連接處存在油液滲漏導致的超溫故障，則應立即修理漏油件或?qū)⒋嬖跐B漏問題的油液管路等結(jié)構件拆除換成新件。若液壓系統(tǒng)運動件之間相互摩擦為超溫故障的誘發(fā)原因，應先將部件表面摩擦后留下的金屬殘渣全部清除，再調(diào)整運行軌跡存在偏差的結(jié)構件或?qū)⒃獾絿乐啬p的部件拆除更新[8]。此外，還應進一步優(yōu)化液壓系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構，通過安裝冷卻裝置降低液壓系統(tǒng)溫度，從而有效化解超溫故障。

2.5 爬行故障維修措施

針對液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的爬行故障，維修人員需要先全面檢查油箱內(nèi)部情況之后再做相應處理。如果檢查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障的原因是吸油及排油管路之間間距過小，應合理調(diào)整管路安裝位置，以使二者之間間距增大，也可將隔板加裝于兩個管路之間。同時，還要檢查液壓系統(tǒng)的蓄能器及液壓閥，查看系統(tǒng)密封情況，并對運動部件的運行工況進行檢測。如果發(fā)現(xiàn)受損件，應立即換新，如果運動部件精度偏低，則需換用高質(zhì)量潤滑油，以使運動部件表面產(chǎn)生高密度潤滑油膜。此外，還需要拆卸液壓元件，對各元件進行全面清理之后再緊密安裝，應加強安裝誤差控制，確保元件的幾何精度、形位公差均與安裝標準保持一致，以便于液壓系統(tǒng)運行時，能夠有效降低活塞桿的運動摩擦阻力，確保液壓系統(tǒng)正常爬行[9]。

3 機床液壓系統(tǒng)維護與保養(yǎng)方法

3.1 科學選用液壓油，防止系統(tǒng)功能下降

液壓系統(tǒng)運行中，影響系統(tǒng)功能發(fā)揮、導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障的一個重要原因是所用的液壓油質(zhì)量不佳或種類不適合，致使液壓油的潤滑、冷卻作用未能有效發(fā)揮，未實現(xiàn)壓力的有效傳遞，且沒有起到良好的密封效果。為此，日常維護過程中，需要結(jié)合機床液壓系統(tǒng)的規(guī)格型號，嚴格按照說明書要求選用種類適合的液壓油。如果無法采購到要求牌號的液壓油，則要選用與原牌號液壓油成分、性能相一致的液壓油作為替代。同時，不可混合應用不同牌號的液壓油，換油時需要將原油缸內(nèi)油液全部排除干凈之后再注入新牌號液壓油，防止液壓油品質(zhì)性能下降而引發(fā)故障。如果液壓油出現(xiàn)異味，或是顏色偏乳白或變?yōu)楹诤稚f明油液已變質(zhì)，應立即更換新液壓油。

3.2 定期檢查油箱，避免空氣混入油液

空氣混入油液之中會產(chǎn)生氣泡，在氣體可壓縮特性的影響下，液壓系統(tǒng)壓力會發(fā)生變化，會影響到能量傳送的穩(wěn)定性，并會引發(fā)液壓系統(tǒng)噪聲故障、沖擊故障及爬行故障。因此，日常維護過程中需要重點防控油液中空氣混入問題。維護人員需要定期檢測油箱中的油量，判斷是否有空氣進入油箱。同時，需要檢查油液顏色、性狀、氣味是否發(fā)生變化，一旦發(fā)現(xiàn)油液變質(zhì)應立即更換。應在元件及管路之中已進入空氣全部排除干凈的前提下，實施液壓系統(tǒng)安裝、維修處理等工作，并且需要確保吸油管、泵體之內(nèi)注滿油液，增強液壓系統(tǒng)的密封性能。此外，還需要經(jīng)常性檢查過濾器，并對其堵塞情況進行及時處理。還可在液壓系統(tǒng)的管道及液壓缸處安裝排氣裝置，以確保進入其中的空氣可及時被排除，從而有效預防空氣混入油液而導致的液壓系統(tǒng)故障問題。

3.3 科學實施油液含水試驗，防止油液變質(zhì)

油液中水分含量高于標準值后，會導致油液乳化，油液性能會發(fā)生變化，會使液壓系統(tǒng)無法正常運行。為有效防止油液變質(zhì)，增強液壓系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要從正規(guī)渠道購買質(zhì)量合理的液壓油，且應及時檢查冷卻油箱，日常維護中可采用爆裂試驗、試管聲音判別試驗或棉球試驗測定油液含水量，若發(fā)現(xiàn)液壓油變質(zhì)應立即更換。爆裂試驗是指加熱處理厚度低于0.3 cm 的金屬薄片，金屬片溫度高于110 ℃后，取一滴液壓油滴于其上，若油爆裂說明其中存在水分，油液含水量低于0.2%時均可利用此方法檢出[10]。試管聲音判別試驗過程中，需取2~3 滴液壓油滴入無水試管中靜置，5 min 后油液無氣泡生成時可加熱試管，若能聽到聲響說明其中存在水分。此外，還可將棉球浸入液壓油后點燃，若聽見炸裂聲或看到閃光，均說明油液中存在水分。

3.4 灌油前清洗油箱，嚴格檢測油液污染度

液壓油中如果混入雜質(zhì)，會降低油液性能，進而會影響到液壓系統(tǒng)的正常運行，會使系統(tǒng)的壽命大幅縮短。例如，液壓系統(tǒng)安裝時有銹片或焊渣掉入，或是油箱內(nèi)部存在砂土等粉狀物質(zhì)。為此，液壓系統(tǒng)安裝完成后，要清除油箱內(nèi)部雜質(zhì)，將油箱清洗干凈之后再注入液壓油。同時，液壓系統(tǒng)運行階段，要旋緊油箱蓋，并在其上覆蓋遮蓋物，以防止其他雜物不慎落入油箱之中。需要在注油管道上安裝專用過濾裝置，以便液壓油灌注時能夠?qū)⒂鸵褐写嬖诘募毿‰s質(zhì)濾除，防止油液質(zhì)量受到影響而出現(xiàn)乳化或變質(zhì)問題，進而通過對油液污染率的有效控制降低液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的概率。日常維護中，需要定期檢測油液污染情況，并根據(jù)表1 所示的判定標準判定油液被污染程度，如果表中情況出現(xiàn)三種以上，必須要對液壓油做更換處理。

3.5 根據(jù)系統(tǒng)運行時長，采取差異化保養(yǎng)方法

機床液壓系統(tǒng)運行的時長不同時，可采取的保養(yǎng)措施應有所差異。運行時間為250 h 時，需全面檢查濾清器濾網(wǎng)之上的附著物總量，如果附著大量金屬粉末，則說明油泵遭到了嚴重磨損，或是存在油缸拉缸現(xiàn)象，需要清除附著物后再啟動液壓系統(tǒng)，需要及時更換受損濾網(wǎng)，若污垢較多，需要將液壓油排出并更換新油。液壓系統(tǒng)運行至500 h 時，需要更換新的濾芯。液壓系統(tǒng)運行時長達到1 000 h 后，應將濾清器拆除并對其進行全面清洗，并更換新的濾芯及液壓油。如果系統(tǒng)在高溫環(huán)境下運行，應酌情提前濾芯更換、清洗以及液壓油更換時間。如果系統(tǒng)運行時長高于10 000 h，則應展開一次大修，檢修保養(yǎng)的主要部件是進口液壓泵及液壓馬達，以杜絕重大隱患，保障液壓系統(tǒng)正常運行。為降低機床液壓系統(tǒng)運行時的故障發(fā)生率，減輕對零件加工生產(chǎn)所產(chǎn)生的影響，日常維護管理工作開展中，需要做到各個系統(tǒng)的定期維護與保養(yǎng)，以延長各個部件使用壽命，消除液壓系統(tǒng)故障隱患，增強液壓系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

科技的創(chuàng)新發(fā)展驅(qū)動了機床功能不斷更新，液壓系統(tǒng)的結(jié)構也日趨復雜。在數(shù)控機床的頻繁應用下，機床故障問題也隨之出現(xiàn)。為確保數(shù)控機床應用值的最大化發(fā)揮，需要重點防控機床液壓系統(tǒng)的故障問題，降低機床因故障發(fā)生導致的停機率，保障生產(chǎn)加工的連續(xù)性。檢修維護人員需要在日常工作中積累機床液壓系統(tǒng)維修保養(yǎng)經(jīng)驗，結(jié)合液壓系統(tǒng)的常見故障問題，針對性采取可行性維修措施，做到液壓系統(tǒng)噪聲故障、液壓沖擊故障、氣穴與沖蝕故障、超溫故障、爬行故障的及時化解。同時，還需要科學選用液壓油、定期檢查油箱、科學實施油液含水試驗、灌油前做好油箱清洗工作，防止由油液質(zhì)量問題引發(fā)的液壓系統(tǒng)故障，并應根據(jù)系統(tǒng)運行時長采取差異化保養(yǎng)方法，以維持液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。