前言

   機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修保養(yǎng)，對(duì)于提高機(jī)床加工精度、延長(zhǎng)機(jī)床使用壽命等都有著十分重要的作用。但是在潤(rùn)滑系統(tǒng)的電氣控制方面，仍存在以下問題：一是潤(rùn)滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控。數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中一般僅設(shè)油箱油面監(jiān)控，以防供油不足，而對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)易出現(xiàn)的漏油、油路堵塞等現(xiàn)象，不能及時(shí)做出反應(yīng)。二是設(shè)置的潤(rùn)滑循環(huán)和給油時(shí)間單一，容易造成浪費(fèi)。數(shù)控機(jī)床在不同的工作狀態(tài)下，需要的潤(rùn)滑劑量是不一樣的，如在機(jī)床暫停階段就比加工階段所需要的潤(rùn)滑油量要少。

   機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)在機(jī)床整機(jī)中占有十分重要的位置，其設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修保養(yǎng)，對(duì)于提高機(jī)床加工精度、延長(zhǎng)機(jī)床使用壽命等都有著十分重要的作用?，F(xiàn)代機(jī)床導(dǎo)軌、絲桿等滑動(dòng)副的潤(rùn)滑，基本上都是采用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。集中潤(rùn)滑系統(tǒng)是由一個(gè)液壓泵提供一定排量、一定壓力的潤(rùn)滑油，為系統(tǒng)中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器將油按所需油量分配到各潤(rùn)滑點(diǎn)：同時(shí)，由控制器完成潤(rùn)滑時(shí)間、次數(shù)的監(jiān)控和故障報(bào)警以及停機(jī)等功能，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)潤(rùn)滑的目的。集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的特點(diǎn)是定時(shí)、定量、準(zhǔn)確、效率高，使用方便可靠，有利于提高機(jī)器壽命，保障使用性能。

1、潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)介

   集中潤(rùn)滑系統(tǒng)按使用的潤(rùn)滑元件可分為阻尼式潤(rùn)滑系統(tǒng)、遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)和容積式潤(rùn)滑系統(tǒng)。

1.1單線阻尼式潤(rùn)滑系統(tǒng)

   此系統(tǒng)適合于機(jī)床潤(rùn)滑點(diǎn)需油量相對(duì)較少，并需周期供油的場(chǎng)合。它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到潤(rùn)滑點(diǎn)。一般用于循環(huán)系統(tǒng)，也可以用于開放系統(tǒng)，可通過時(shí)間的控制，以控制潤(rùn)滑點(diǎn)的油量。該潤(rùn)滑系統(tǒng)非常靈活，多一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)或少一個(gè)都可以，并可由用戶安裝，且當(dāng)某一點(diǎn)發(fā)生阻塞時(shí)，不影響其他點(diǎn)的使用，故應(yīng)用十分廣泛。

1.2遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)

   遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由泵站、遞進(jìn)片式分流器組成，并可附有控制裝置加以監(jiān)控。其特點(diǎn)是能對(duì)任一潤(rùn)滑點(diǎn)的堵塞進(jìn)行報(bào)警并終止運(yùn)行，以保護(hù)設(shè)備；定量準(zhǔn)確、壓力高，不但可以使用稀油，而且還適用于使用油脂潤(rùn)滑的情況。潤(rùn)滑點(diǎn)可達(dá)100個(gè)，壓力可達(dá)21MPa。

   遞進(jìn)式分流器由一塊底板、一塊端板及最少三塊中間板組成。一組閥最多可有8塊中間板，可潤(rùn)滑18個(gè)點(diǎn)。其工作原理是由中間板中的柱塞從一定位置起依次動(dòng)作供油，若某一點(diǎn)產(chǎn)生堵塞，則下一個(gè)出油口就不會(huì)動(dòng)作，因而整個(gè)分流器停止供油。堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于維修。如圖1所示為遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)。

圖1 遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)

1.3容積式潤(rùn)滑系統(tǒng)

   該系統(tǒng)以定量閥為分配器向潤(rùn)滑點(diǎn)供油，在系統(tǒng)中配有壓力繼電器，使得系統(tǒng)油壓達(dá)到預(yù)定值后發(fā)訊，使電動(dòng)機(jī)延時(shí)停止，潤(rùn)滑油從定量分配器供給，系統(tǒng)通過換向閥卸荷，并保持一個(gè)最低壓力，使定量閥分配器補(bǔ)充潤(rùn)滑油，電動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)，重復(fù)這一過程，直至達(dá)到規(guī)定潤(rùn)滑時(shí)間。該系統(tǒng)壓力一般在50MPa以下，潤(rùn)滑點(diǎn)可達(dá)幾百個(gè)，其應(yīng)用范圍廣、性能可靠，但不能作為連續(xù)潤(rùn)滑系統(tǒng)。

   定量閥的結(jié)構(gòu)原理是：由上下兩個(gè)油腔組成，在系統(tǒng)的高壓下將油打到潤(rùn)滑點(diǎn)，在低壓時(shí)，靠自身彈簧復(fù)位和碗形密封將存于下腔的油壓入位于上腔的排油腔，排量為0.1~1.6mL，并可按實(shí)際需要進(jìn)行組合。

2、潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制原理

   機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制分為兩部分：電器控制和PLC自動(dòng)控制。

2.1電氣控制原理

   潤(rùn)滑系統(tǒng)電器控制圖如圖2，通過控制交流接觸器KM1來控制潤(rùn)滑電機(jī)主電源。經(jīng)過PLC的自動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

圖2 潤(rùn)滑系統(tǒng)電器控制原理圖

2.2自動(dòng)控制原理

   如圖3，為潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備好之后，CNC發(fā)出信號(hào)，使得潤(rùn)滑系統(tǒng)開始工作，首次潤(rùn)滑15s后，電機(jī)停止工作。

圖3 潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖

   當(dāng)壓力開關(guān)SP2因壓力降低而接通時(shí)，開始計(jì)時(shí)25min，計(jì)時(shí)完成后，當(dāng)壓力開關(guān)SP2斷開，潤(rùn)滑電機(jī)再次工作15s，并循環(huán)工作。QF4為潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)開關(guān)，SL為潤(rùn)滑油檢測(cè)開關(guān)，當(dāng)電機(jī)過載或潤(rùn)滑油不足時(shí)則使系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3、數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)的PLC控制

   在數(shù)控系統(tǒng)中，大部分的自動(dòng)控制都是通過PLC來實(shí)現(xiàn)的，潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制也一樣，通過PLC程序控制電機(jī)的工作。本節(jié)以FX-24M為例，講述一下潤(rùn)滑系統(tǒng)PLC的控制。

3.1潤(rùn)滑PLC控制原理

   如圖3，首先通過兩個(gè)相互作用的時(shí)間繼電器(T)，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑工作時(shí)的間隙工作；再使用PLC準(zhǔn)備好信號(hào)，使M8001為1，開始首次潤(rùn)滑；首次潤(rùn)滑結(jié)束后，當(dāng)SP開關(guān)閉合時(shí)，中間繼電器M1開始工作，使得潤(rùn)滑系統(tǒng)再次工作；15s后使得時(shí)間繼電器T2為1，當(dāng)SP開關(guān)斷開時(shí)，中間繼電器M0開始工作，使得時(shí)間繼電器T3工作，延時(shí)25min后時(shí)間繼電器T3為1，中間繼電器M1停止工作，所有的延時(shí)器都復(fù)位，當(dāng)SP開關(guān)再次閉合時(shí)，中間繼電器M1再次工作，由此實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑系統(tǒng)的周期動(dòng)作。然后再通過SL，QF4開關(guān)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的報(bào)警。并且使用X3實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的手動(dòng)控制。

圖4 潤(rùn)滑系統(tǒng)PLC控制梯形圖

3.2潤(rùn)滑系統(tǒng)I/O地址分配

   如圖5，M8001為PLC準(zhǔn)備好信號(hào)，X1為SL潤(rùn)滑油不足檢測(cè)信號(hào)，X2為QF4潤(rùn)滑電機(jī)過載檢測(cè)信號(hào)，X3為手動(dòng)控制的點(diǎn)動(dòng)按鈕。Y1為電機(jī)過載報(bào)警信號(hào),Y2潤(rùn)滑油缺少報(bào)警信號(hào),Y3為潤(rùn)滑油油泵工作控制信號(hào)，Y4為潤(rùn)滑油工作指示信號(hào)。

圖5 潤(rùn)滑系統(tǒng)PLC外部接線圖

4、潤(rùn)滑報(bào)警信號(hào)的處理

4.1壓力異常

   數(shù)控機(jī)床中潤(rùn)滑系統(tǒng)為間歇供油工作方式。因此，潤(rùn)滑系統(tǒng)中的壓力采用定期檢查方式，即在潤(rùn)滑泵每次工作以后檢查。如果出現(xiàn)故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)的壓力就會(huì)突然下降或升高，此時(shí)應(yīng)立即強(qiáng)制機(jī)床停止運(yùn)行，進(jìn)行檢查，以免事態(tài)擴(kuò)大。

4.2油面過低

   以往習(xí)慣的處理方法是將“油面過低”信號(hào)與“壓力異常”報(bào)警信號(hào)歸為一類，作為緊急停止信號(hào)。一旦PLC系統(tǒng)接收到上述信號(hào)，機(jī)床立即進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)讓伺服系統(tǒng)斷電。但是，與潤(rùn)滑系統(tǒng)因油路堵塞或漏油現(xiàn)象而造成“壓力異常”的情況不同，如果潤(rùn)滑泵油箱內(nèi)油不夠，短時(shí)間不至于影響機(jī)床的性能，無需立即使機(jī)床停止工作。但是，出現(xiàn)此現(xiàn)象后，控制系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)顯示相應(yīng)的信息，提醒操作人員及時(shí)添加潤(rùn)滑油。如果操作人員沒有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)予以補(bǔ)充，系統(tǒng)就會(huì)控制機(jī)床立即進(jìn)入暫停狀態(tài)。只有及時(shí)補(bǔ)給潤(rùn)滑油后，才允許操作人員運(yùn)行機(jī)床，繼續(xù)中斷的工作。針對(duì)“油面過低”信號(hào)，這樣的處理方法可以避免發(fā)生不必要的停機(jī)，減少輔助加工時(shí)間，特別是在加工大型模具的時(shí)候。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們將“油面過低”信號(hào)歸為電氣控制系統(tǒng)“進(jìn)給暫停”類信號(hào)，采用“提醒——警告——暫停，禁止自動(dòng)運(yùn)行”的報(bào)警處理方式。一旦油箱內(nèi)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(shí)顯示警告信息，提醒操作人員。如果該信號(hào)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有消失，則讓機(jī)床迅速進(jìn)入進(jìn)給暫停狀態(tài)，此時(shí)暫停機(jī)床進(jìn)行任何自動(dòng)操作。操作人員往油箱內(nèi)添加足夠的潤(rùn)滑油后，只需要按“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，就可以解除此狀態(tài)，讓機(jī)床繼續(xù)暫停前的加工操作。

5、結(jié)論

    數(shù)控機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)過程中，潤(rùn)滑系統(tǒng)的處理若被忽視，對(duì)于機(jī)床的使用者而言，機(jī)床各部件能否定期定量得到潤(rùn)滑，卻是十分重要的問題。應(yīng)不斷改進(jìn)、完善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，減少機(jī)床出現(xiàn)故障的次數(shù)，提高產(chǎn)品的可靠性。