數控機床潤滑系統控制的改進

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數控機床潤滑系統控制的改進簡介
機床潤滑系統的設計、調試和維修保養,對於提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用。但是在潤滑系統的電氣控制方面,仍存在以下問題:一是潤……
數控機床潤滑系統控制的改進正文

 機床潤滑系統的設計、調試和維修保養,對於提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用。但是在潤滑系統的電氣控制方面,仍存在以下問題:一是潤滑系統工作狀態的監控。數控機床控制系統中一般僅設油箱油麵監控,以防供油不足,而對潤滑系統易出現的漏油、油路堵塞等現象,不能及時做出反應。二是設置的潤滑循環和給油時間單一,容易造成浪費。數控機床在不同的工作狀態下,需要的潤滑劑量是不一樣的,如在機床暫停階段就比加工階段所需要的潤滑油量要少。針對上述情況,在數控機床電氣控制系統中,對潤滑控制部分進行了改進設計,時刻監控潤滑系統的工作狀況,以保證機床機械部件得到良好潤滑,並且還可以根據機床的工作狀態,自動調整供油、循環時間,以節約潤滑油。


1. 潤滑系統工作狀態的監控


潤滑系統中除了因油料消耗,油箱油過少而使潤滑系統供油不足外,常見的故障還有油泵失效、供油管路堵塞、分流器工作不正常、漏油嚴重等。因此,在潤滑系統中設置了下述檢測裝置,用於對潤滑泵的工作狀態實施監控,避免機床在缺油狀態下工作,影響機床性能和使用壽命。


1) 過載檢測 在潤滑泵的供電迴路中使用過載保護元件,並將其熱過載觸點作為PMC系統的輸入信號,一旦潤滑泵出現過載,PMC系統即可檢測到並加以處理,使機床立即停止運行。


2) 油麵檢測 潤滑油為消耗品,因此機床工作一段時間后,潤滑泵油箱內潤滑油會逐漸減少。如果操作人員沒有及時添加,當油箱內潤滑油到達最低油位,油麵檢測開關隨即動作,並將此信號傳送給PMC系統進行處理。


3) 壓力檢測 機床採用遞進式集中潤滑系統,只要系統工作正常,每個潤滑點都能保證得到預定的潤滑劑。一旦潤滑泵本身工作不正常、失效,或者是供油迴路中有一處出現供油管路堵塞、漏油等情況,系統中的壓力就會顯現異常。根據這個特點,設計時在潤滑泵出口處安裝壓力檢測開關,並將此開關信號輸入PMC系統,在每次潤滑泵工作后,檢查系統內的壓力,一旦發現異常則立即停止機床工作,併產生報警信號。


2. 潤滑時間及潤滑次數的控制


為了要使機床運動副的磨損減小,必須在運動副表面保持適當的清潔的潤滑油膜,即維持摩擦表面之間恆量供油以形成油膜。但是數控機床運動副需要的潤滑油量不是太多時,採用連續供油方式既不經濟也不合理。因為過量供油與供油不足同樣是有害的、會產生附加熱量、污染和浪費。因此,潤滑系統均採用定期、定量的周期工作方式。


集中潤滑系統本身可以配置微處理器,專門用於設定潤滑泵停止的時間和每次供油時間,以控制潤滑泵間隙工作,設計人員往往也藉此來簡化自己的PMC程序。


但機床在不同的工作狀態下,如剛剛通電初始工作階段、加工運行和因調整、檢測工件而使機床暫停運行時,機床對潤滑油的需求量各不相同。在配置FANUC數控系統的機床中,通常通過控制潤滑泵工作的時間來調節提供的潤滑油量,但是,習慣考慮的是潤滑系統在機床加工運行狀態下的供油方式,而沒有顧及其它工作狀態,這樣,當機床處於其它工作狀態時,潤滑系統所提供的潤滑油量要麼不夠,要麼過多。


機床導軌需要的潤滑油量近似可用下面公式計算:(長度+移動行程)×寬度×K。從公式中可以看出,機床導軌需要的潤滑油量與該導軌上的軸的移動距離有關。歐美生產的數控系統大多以行程量作為依據,來控制潤滑泵工作,間隙供油,並在系統中提供了相應的參數,便於機床製造商通過PMC程序對潤滑泵進行電氣控制。而在FANUC 0i系統中沒有類似的控制方法,為了能在配置FANUC 0i的數控機床上,採用近似的供油方式控制潤滑泵工作,我們改進了潤滑控制部分的電氣設計,讓控制系統能根據機床的具體工作情況自動調整潤滑泵工作頻率和每次的工作時間,在機床暫停時適當減少供油量,而機床初始工作時適當增加。


現將潤滑泵的工作狀態分成三類,分別設置潤滑泵工作時間和頻率。


1) 開機初始階段 機床開機,潤滑泵即刻開始工作,連續供油一段時間,此時潤滑泵工作的時間T1比正常狀態下的要長,以便在短時間內提供足夠潤滑油,使機床導軌上迅速形成一層油膜。潤滑泵運行時間由PMC程序中的TMRB指令設定。與TMR指令不同,由TMRB設定的時間,用戶不能隨意修改調整。


2) 加工運行階段 機床開機以後,經過空載運行預熱后,進入穩定工作狀態。此後,控制系統控制潤滑泵間歇工作,以保證機床導軌能夠得到定期、定量的潤滑。潤滑泵每次工作的時間和其停止的時間由PMC程序中的TMR指令設定。TMR設定的時間參數,用戶可以在PMC數據窗口中根據需要適當調整。


3) 暫停階段 工件待加工或加工完畢時,機床往往處於暫停工作狀態,潤滑油的需求量相應減少,因此,需要及時調整控制方式,適當延長潤滑泵停止工作的時間,以減少其工作頻率,從而減少油品消耗。實現的關鍵是機床處於暫停狀態時,系統如何獲知。FANUC 0i數控系統中提供了信號MVX(F102.0)、MVY(F102.1)、MVZ(F102.3),用於反映機床各軸的移動狀態。如果該信號狀態為「0」,表明相應機床軸靜止不動,如果所有移動軸均靜止不動,則表明機床此時處於暫停工作狀態。所以,只要上述所有信號狀態都為「0」,通過設計,PMC程序自動改變潤滑泵工作及停止時間。此時,潤滑泵工作的時間T2和停止的時間T3均使用TMRB指令設定,同樣,用戶不可以隨意修改這兩個時間參數。


3.潤滑報警信號的處理


1) 壓力異常 數控機床中潤滑系統為間歇供油工作方式。因此,潤滑系統中的壓力採用定期檢查方式,即在潤滑泵每次工作以後檢查。如果出現故障,如漏油、油泵失效、油路堵塞,潤滑系統內的壓力就會突然下降或升高,此時應立即強制機床停止運行,進行檢查,以免事態擴大。


2) 油麵過低 以往習慣的處理方法是將「 油麵過低」信號與「 壓力異常」報警信號歸為一類,作為緊急停止信號。一旦PMC系統接收到上述信號,機床立即進入緊急停止狀態,同時讓伺服系統斷電。但是,與潤滑系統因油路堵塞或漏油現象而造成「 壓力異常」的情況不同,如果潤滑泵油箱內油不夠,短時間不至於影響機床的性能,無需立即使機床停止工作。但是,出現此現象后,控制系統應及時顯示相應的信息,提醒操作人員及時添加潤滑油。如果操作人員沒有在規定時間內予以補充,系統就會控制機床立即進入暫停狀態。只有及時補給潤滑油后,才允許操作人員運行機床,繼續中斷的工作。針對「油麵過低」信號,這樣的處理方法可以避免發生不必要的停機,減少輔助加工時間,特別是在加工大型模具的時候。在設計時,我們將「 油麵過低」信號歸為電氣控制系統「 進給暫停」類信號,採用「提醒??警告??暫停,禁止自動運行」的報警處理方式。一旦油箱內油過少,不僅在操作面板上有紅色指示燈提示,在屏幕上也同時顯示警告信息,提醒操作人員。如果該信號在規定的時間內沒有消失,則讓機床迅速進入進給暫停狀態,此時暫停機床進行任何自動操作。操作人員往油箱內添加足夠的潤滑油后,只需要按「循環啟動」按鈕,就可以解除此狀態,讓機床繼續暫停前的加工操作。


4. 結語


數控機床電氣控制設計過程中,潤滑系統的處理若被忽視,對於機床的使用者而言,機床各部件能否定期定量得到潤滑,卻是十分重要的問題。應不斷改進、完善產品的設計,減少機床出現故障的次數,提高產品的可靠性。

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