主页 > 新闻动态 > 数控设备液压气动机构故障树实例诊断及处理 2021-11-19

数控设备液压气动机构故障树实例诊断及处理

故障诊断是工业生产领域中比较常见的一种设备故障诊断方法，合理地使用该方法可以在较短的时间内帮助工作人员顺利找出故障发生点，从而快速解决这些设备故障问题，确保工业生产作业能够顺利进行，接下来笔者将以液压气动机设备为例，使用故障诊断的方法对其发生的一些故障问题进行相应的诊断和处理。
一、液压气动机设备概述
液压起动机设备通常以增压缸装置作为主要的处理装置，其在实际应用过程中可以替代传统的机械冲压设备以及液压机设备。合理地使用该设备可以帮助工作人员完成折弯、冲孔、铆接、装配、碰焊、冲压、裁断、压印、挤模成型等施工作业。液压气动机设备的主要应用优势表现在以下几点：第一，工作人员可以使用该设备实现对压增压泵压力值的快速调节；第二，该设备的内部结构设计非常科学，体积小、外表美观、自重小；第三，设备中所有用于承压的零件均为标准零件，且相邻零件之间均无焊接，便于工作人员对这些零件进行拆卸和更换，具有较高的安全性；第四，工作人员用以控制设备运行的方式有很多，如手动操作、计算机操作等等。
二、数控设备运行故障的诊断
随着数控设备的功能特性一直在不断地优化，这些数控设备的内部结构也越来越复杂多变，设备中任何一个元器件发生失效或者损坏的情况都会在一定程度上导致该数控设备的运行故障。因此工作人员需要对液压气动机数控设备在运行过程中可能会发生的一些故障问题进行全面的分析，并且将这些故障问题以故障树的方式进行明确，如图1所示，为后续故障处理工作的开展奠定基础。

图1 液压气动机设备失效的故障树示意图

三、数控设备运行故障的分析实例及处理措施
1.换刀故障及处理。以起亚VX950M立式加工中心为例，机床系统为FANUC18i系统。
1）故障现象。当设备在进行换刀这一动作时机械手与主轴之间发生严重的卡顿，且设备操作面板上也相应出现了换刀报警，当工作人员将出现换刀故障问题的机械手所对应的挡板进行拆除时，发现机械手连接凸轮的螺杆出现了断裂。
2）故障检查。故障检查步骤如下：第一，工作人员应先将换刀动作的全过程在进行明确：主轴定位→下翻90°→逆时针旋转75°→主轴松刀→机械手接刀→逆时针旋转180°→机械手装刀→顺时针旋转75°→上翻90°→完成换刀动作；第二，结合换刀动作的正确流程以及发生卡顿故障时具体的换刀位置进行判断；第三，明确故障问题发生在逆时针旋转75°后主轴没有按照设计标准在第一时间内进行松刀，因而引发相应的换刀故障问题。
3）故障树分析。故障树诊断分析要点如下：第一，由于液压启动机设备中的主轴没有在逆时针旋转75°后及时地完成松刀动作，而气缸装置又处于正常运行的状态，因此我们可以初步排除气缸装置故障问题的分支内容；第二，由于主轴的气缸在运行过程中的速度始终处于正常状态，因此我们可以排除与气缸爬行动作相关的分支内部；第三，对松刀动作的开关装置进行检查，由于机床设备在完成换刀动作的是所有的数据信号都是由检测开关进传输至PLC程序中来完成相应的指令和动作，因此若开关没有及时地向机床设备发出松刀信号，也极有可能会造成主轴的换刀失效问题，经检测开关信号均处于正常状态，因此我们可以进一步排除与检测开关失效相关的分支内容。由于上述分支内容均没有对换刀动作产生影响，因此我们可以将故障问题锁定在气缸装置上，最终得出因气缸装置内的摇臂发生断裂而导致液压起动机设备出现换刀故障问题。
4）故障处理。工作人员可以通过对液压气动机设备的松刀装置进行适当地调整，同时对主轴的摇臂装置进行更换，便可以使得机床中的换刀工作可以顺利完成，从而排除该项故障问题。
2.换挡故障及处理。以日发精机卧式加工中心为例，机床系统为FANUC0i—MB系统。
1）故障现象。当工作人员向液压气动机设备发出换挡的指令时，机床并未及时地完成换挡动作，而是在操作面板上出现GEARLEVELERROR的报警信号。
2）故障检查。针对这一故障问题，工作人员需要及时地对该设备机床展开详细地调查，由于该报警信号时在设备机床操换挡的过程中所触发的，因此我们可以将故障问题初步锁定在换向阀带动电机齿轮与高档齿轮和抵挡齿轮进行相互咬合驱动的换挡过程中。当机床发生换挡失灵等相关故障问题时正处于主轴由低挡位向高档位进行换挡，因此工作人员可以先由操作面板入手，在操作面板中分别输入低挡到位数据信号以及高挡到位数据信号，最终得到只有低挡信号没有高挡信号的结论，因此我们可以将换挡故障问题的范围进行大幅度地缩小，并且将其锁定在开内侧开关时效和液压机构失效两个方向。
3）故障树分析。故障树诊断分析要点如下：第一，由于换挡动作中所涉及到的液压气缸未出现任何动作，因此我们可以初步排除与液压气缸故障相关的分支内容；第二，工作人员通过对设备机床进行细致的检查，最终明确机床内并无任何漏油的现象，且油压表的压力和示数也均处于正常的状态，因此我们可以排除与液压压力故障问题相关的分支内容[4]；第三，对机床内部结构中的换向阀机械能检查，确定其电压及电阻值均正常，但是在检查换向阀内部阀芯时却发现了卡滞现象，因此我们可以判断出该设备机床在运行过程中所出现的换挡故障问题是有换向阀内阀芯卡滞所造成的。
4）故障处理。工作人员可以通过对该设备机床中的阀体和阀芯进行更换，确保换向阀能够顺利转向，消除其内部阀芯的卡滞问题，从而使得机床能够顺利完成换挡动作，从而完成故障处理作业。
3.工作台故障及处理。以起亚63G卧式加工中心为例，机床系统为FANUC18i系统。
1）故障现象。当机床在运行过程中执行工作台更换这一指令时，工作台内托盘在上升过程中，其左侧的防溅门突然停止运行，且工作台的更换操作触发了超时警报系统。
2）故障检查。针对这一故障问题，工作人员可以采取以下检查措施：第一，对工作台的更换动作进行明确：需要更换的工作台先由原始位置移动至参考位置点→由机床内的托盘升起需要更换的工作台→将左侧防溅门开启，右侧防溅门关闭→将拉杆移动至托盘的位置处→将工作台进行横向移动→将更换后的工作台由托盘带会原卡槽处→将左侧防溅门关闭，右侧防溅门开启→将托盘降至原始位置→完成工作台的更换动作；第二，由于数控机床在执行口令动作时通常需要在完成上一个指令后才能执行下一个指令，因此我们可以将故障点缩小在左侧防溅门未能执行开启或者关闭的动作以及拉杆暂未执行伸至托盘位置处这一动作的范围内。
3）故障树分析。故障树诊断分析要点如下：第一，由于机床左侧防溅门可以执行正常的开启和关闭作用，且机床内气缸装置也有动作，因此我们可以先排除与气缸故障相关的分支内容；第二，通过对操作面板的信号输入信息查询，我们可以发现当工作人员输入左侧防溅门开启和右侧防溅门关闭的信号时，左侧防溅门受到信号而右侧防溅门却未能受到信号，因此我们可以判断发出数据信号的检测开关出现了故障问题，且故障问题偏向于右侧。
4）故障处理。工作人员可以适当地对控制机床右侧防溅门的检测开关装置进行适当地调节，通过紧固螺丝或者更换检测开关内部构件的方式来完成相应的故障处理工作，确保该设备机床在后续执行更换工作台这一口令时能够顺利完成。
四、教学设备推荐与介绍：

MYGC-143 起重机械实训装置

起重机是以轮胎式基础车为载体配以起重设备工作装置和操纵机构组成的自行起重机械，是工程机械中用途很广泛的一个机种。它适用于大型野外施工工程，如建筑工地、施工筑路、水利工程、国防工事、修建路堑等工程中起运、提升等作业。
一）起重机械实训装置,起重机械实训设备,起重机械实训台实验项目
1.液压传动各元部件结构及工作原理观摩、拆装实验。
2.液压起重机械演示控制实验。
3.可编程序控制器（PLC）电气控制实验：机-电-液一体控制实验。
二）起重机械实训装置,起重机械实训设备,起重机械实训台实验内容
1.起重机械演示控制实验
机架回转 Þ二臂升缩Þ臂架起升Þ吊具升降。
2.可编程序控制器（PLC）电气控制实验：机-电-液一体控制实验。
1）PLC指令编程、梯形图编程学习；
2）PLC编程软件的学习与使用；
3）PLC与计算机的通讯、在线调试；
4）PLC在液压传动控制中的应用以及控制方案的优化。
三）起重机械实训装置,起重机械实训设备,起重机械实训台性能与特点
1.实验台采用冷轧钢板（并经过喷塑、防腐处理）制作，台式结构，控制推操作于一体。
2.电气操作控制为下置式，液压站放置于液压台主柜内。整体结构紧凑，协调，布局美观大方，实用性强，可供4-6人实验。
3.起重机械按实物比例缩小的全金属结构，实验时启动液压系统根据实验要求模以操作机械进行工作。
4.起重机械是按实物的结构与缩小比例制作而成，能够真实地体现其机械的实际工况，使学生能够在实验中深刻了解其机构的各部件的结构与工作原理。
5.实验控制采用手动控制和自动控制两种方式。
6.实验部件采用耐压胶管，压力可达到25Mpa。
7.带三相漏电保护、输出电压380V/220V，对地漏电电流超过30mA即切断电源；电气控制采用直流24V电源，并带有过压保护，防止误操作损坏设备。
四）起重机械实训装置,起重机械实训设备,起重机械实训台主要技术参数
电机型号：M3P4H523 功率：2.2KW 转速：1420r/min
油泵型号：VAI-15F-A3 额定压力：7Mpa 额定流量：8ml/rev
外形尺寸：1450×680×1780mm
五、结束语
液压气动机设备的内部结构相对来说较为复杂，因此该设备在发生故障问题时工作人员常常很难在第一时间确定故障点，而故障树的诊断方法便可以帮助工作人员有效地解决这一问题，提高故障诊断效率和准确性，为国内数控设备生产领域的长远发展添加助力。

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