數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)的自動(dòng)控制
機(jī)床的控制系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)床中起到很重要的作用?,F(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)內(nèi)零件的平均公差,每十年大約少一個(gè)數(shù)量級(jí)。目前,精密和超精密機(jī)械零件的制造公差都可以被控制在粗糙度范圍內(nèi)。機(jī)床的潤滑系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性由于精度提高,運(yùn)行更穩(wěn)定。系統(tǒng)的自動(dòng)控制更使得發(fā)現(xiàn)問題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。以提高機(jī)械的使用壽命?,F(xiàn)在機(jī)械的潤滑都是采用的是集中潤滑系統(tǒng),通過分流器來控制所需的油量。
1、潤滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)床溫度的自動(dòng)控制
當(dāng)機(jī)床開始運(yùn)行時(shí),齒輪泵由主機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)將潤滑油箱的油輸入機(jī)床的各個(gè)需要潤滑的部位,循環(huán)一周后經(jīng)回油孔進(jìn)而進(jìn)入潤滑油箱。此過程中假如實(shí)際油箱的溫度值與設(shè)定值不符的時(shí)候自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)潤滑油箱溫度測控電路。通過加熱或降溫使油箱溫度一直保持設(shè)定溫度值。潤滑油過多過少都不行,會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)和產(chǎn)生過多的熱量,這樣既不合理也不經(jīng)濟(jì)。因此,潤滑系統(tǒng)均采用定期、定量的工作方式。保證系統(tǒng)的油量能夠均勻供給。
機(jī)床周圍的現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜,對(duì)機(jī)床產(chǎn)生相應(yīng)干擾是不可避免的。例如線路和電源上的輸入、輸出都會(huì)對(duì)機(jī)床進(jìn)行干擾, AT89S52單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠通過安裝抗干擾抑制器 (低通濾波)及在一些 I/o線路上采用光電隔離技術(shù)來解決。在軟件上由于可重復(fù)可采取設(shè)置陷阱和設(shè)置軟件 Watchdog的方法來避免程序的跳飛,使得程序能夠正常運(yùn)行。其原理圖如圖一所示,可直接在線編程,調(diào)試修改程序非常方便。使機(jī)床溫度不受外界影響,更加穩(wěn)定。
2、潤滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)床油量的自動(dòng)控制
假如潤滑循環(huán)和給油時(shí)間單一,就會(huì)造成浪費(fèi)。數(shù)控機(jī)床在不同的工作狀態(tài)下,所需的潤滑劑量是不一樣的,如在機(jī)床暫停階段就比加工階段所需要的潤滑油量要少。只有在機(jī)械的表面有足夠的潤滑油,才能形成完整的油膜,這時(shí)才能保證機(jī)床運(yùn)動(dòng)副的磨損減小,也就是維持摩擦表面之間恒量供油以形成油膜。
機(jī)床導(dǎo)軌需要的潤滑油量我們常用的計(jì)算公式是:(長度+移動(dòng)行程)×寬度×K。潤滑油量與該導(dǎo)軌上的軸的移動(dòng)距離是緊密聯(lián)系的。在西方歐美國家生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)都是根據(jù)行程量作為依據(jù),來控制潤滑泵工作,以及間隙供油,然后專業(yè)人員在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的參數(shù),這樣制造商就能通過PMC程序?qū)櫥眠M(jìn)行按照功能需要進(jìn)行電氣控制了。但是在FANUC 0i系統(tǒng)中沒有類似的控制方法,為了能在配置FANUC 0i的數(shù)控機(jī)床上,人們一般采用近似的供油方式控制潤滑泵工作,這樣我們就可以根據(jù)工作狀態(tài)的不同,來控制潤滑油的量,讓控制系統(tǒng)去自動(dòng)調(diào)整潤滑泵工作頻率和每次的工作時(shí)間,該減少的時(shí)候減少,該增加的時(shí)候增加。
3、 潤滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)床工作狀態(tài)的自動(dòng)控制
潤滑系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)潤滑系統(tǒng)供油不足,油料消耗或者油箱油過少都會(huì)出現(xiàn)供油不足的現(xiàn)象,常見的故障還有供油管路堵塞、油泵失效、分流器工作不正常等現(xiàn)象。正是由于潤滑系統(tǒng)經(jīng)常容易出現(xiàn)故障所以要加強(qiáng)對(duì)潤滑系統(tǒng)的檢測。避免機(jī)床出現(xiàn)沒有潤滑的情況,那樣就會(huì)對(duì)機(jī)床的使用壽命,造成致命的創(chuàng)擊。
1) 過載檢測 使用過載保護(hù)元件將回電路保護(hù)起來,一旦出現(xiàn)觸點(diǎn)的輸入信號(hào)出現(xiàn)過載,那么自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)PMC系統(tǒng)就會(huì)檢測出過載并立即將機(jī)床停止運(yùn)動(dòng),進(jìn)行強(qiáng)行關(guān)機(jī)。以保護(hù)機(jī)床。
2) 油面檢測 當(dāng)機(jī)器工作的時(shí)候肯定要消耗潤滑油,隨著時(shí)間的推移,潤滑油必將越來越少,如果操作人員在油面過低的時(shí)候仍未及時(shí)添加,一旦出現(xiàn)了最低油位,油面檢測的系統(tǒng)就會(huì)將此信息傳到PMC系統(tǒng)去處理,也會(huì)強(qiáng)行關(guān)機(jī)。集中潤滑系統(tǒng)可以設(shè)定潤滑泵每次的運(yùn)行時(shí)間和什么時(shí)間停止供油,嚴(yán)格控制供油的時(shí)長。從而對(duì)潤滑泵間隙工作能夠很好地控制,這樣也簡化了PMC程序。當(dāng)油箱中潤滑油不足時(shí),由低液位檢測開關(guān)對(duì)液面高度進(jìn)行檢測,這時(shí)主軸和潤滑電動(dòng)機(jī)都要停止,同時(shí)發(fā)光二極管一直常亮。同時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)給油箱對(duì)當(dāng)前油箱進(jìn)行加油,當(dāng)液面到達(dá)高液位檢測開關(guān)時(shí)停止補(bǔ)給。
3) 壓力檢測 正常情況下,當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)行時(shí)間累積達(dá)到30分鐘時(shí),管路油壓要下降到使壓力檢測開關(guān)復(fù)位(由閉合變?yōu)閿嚅_),這時(shí)潤滑電動(dòng)機(jī)要立即運(yùn)行20S,開始增壓,此后周而復(fù)始的運(yùn)行。如果系統(tǒng)正常工作了,潤滑劑的量就會(huì)按預(yù)定的模式到達(dá)每個(gè)潤滑點(diǎn)。但是假如潤滑泵本身不能正常運(yùn)行的餓時(shí)候,系統(tǒng)的壓力就會(huì)顯示出異常,這個(gè)時(shí)候根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),我們就可以在潤滑泵出口處安裝壓力檢測開關(guān),一旦壓力出現(xiàn)問題,信號(hào)就會(huì)被輸入PMC系統(tǒng),檢測系統(tǒng)就會(huì)立即停止機(jī)床工作,并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。報(bào)警的形式為發(fā)光二極管以0.6秒的間隔閃爍并驅(qū)動(dòng)警鈴報(bào)警,直到人工按復(fù)位按鈕后報(bào)警才消失。
4、 潤滑系統(tǒng)故障實(shí)例分析
故障現(xiàn)象1:TH68125臥式加工中心,潤滑系統(tǒng)的壓力始終不能建立。
分析及處理過程:TH68125臥式加工中心采用容積式潤滑系統(tǒng),在組裝后,進(jìn)行潤滑試驗(yàn)時(shí)候,運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)潤滑電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候潤滑系統(tǒng)壓力始終上不去。這個(gè)時(shí)候檢查潤滑泵是正常的,潤滑站出油口也是正常的,擁有壓力油:然后進(jìn)一步檢查X軸滾珠絲杠軸承潤滑,這個(gè)時(shí)候問題應(yīng)該應(yīng)該出現(xiàn)在此,因?yàn)榇颂幝冻隽撕芏嗟臐櫥?。此處的ASA-5Y為單線阻尼式潤滑系統(tǒng),但是這個(gè)機(jī)床上我們采用的是容積式潤滑系統(tǒng),這兩種計(jì)量件屬于不同的潤滑系統(tǒng)的計(jì)量件,所以更換上容積式潤滑系統(tǒng)的計(jì)量件ZSAM-20T之后,上述的漏油現(xiàn)象就得到解決了。
故障現(xiàn)象2:當(dāng)TH5640立式加工中心,集中潤滑站的潤滑油損耗大得時(shí)候,每隔1天就必須對(duì)潤滑站進(jìn)行加油,而且切削液中會(huì)明顯出現(xiàn)很多潤滑油。
分析及處理過程:首先要認(rèn)清不同的工作狀況肯定所需的油量也是不一樣的,例如開機(jī)初始階段、加工運(yùn)行階段、暫停階段以及檢測工件而使機(jī)床暫停運(yùn)行時(shí),機(jī)床所需的油量都是不一樣的。我們在平時(shí)的工作中經(jīng)常會(huì)犯這樣的錯(cuò)誤,只看潤滑系統(tǒng)在機(jī)床加工運(yùn)行狀態(tài)下的供油方式,這時(shí)候,每當(dāng)工作狀態(tài)發(fā)生改變,這時(shí)候操作人員沒有及時(shí)注意到,潤滑油就會(huì)過多或者過少的情況,但是故障中所遇到的油大量流失,應(yīng)該不是人為操作的原因。TH5640立式加工中心一般采用容積式潤滑系統(tǒng)。當(dāng)上述故障出現(xiàn)的時(shí)候,開始認(rèn)為是潤滑時(shí)間間隔太短,潤滑過多了,從而使得集中潤滑站的潤滑油損耗大。這個(gè)時(shí)候解決的辦法就是將潤滑電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間間隔從12min調(diào)到30min后,但是上述問題并沒有得到解決,這個(gè)時(shí)候只好把目光轉(zhuǎn)移到潤滑管路上,這個(gè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)潤滑管路并沒有出現(xiàn)問題,但是在檢查潤滑管路的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)Y軸絲杠螺母部位的潤滑油特別多,發(fā)現(xiàn)Y軸絲杠螺母部位的的密封圈出現(xiàn)問題了,換上新的密封圈之后問題就得到解決了。故障得以排除。
5、 結(jié)語
在數(shù)控機(jī)床電氣自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)過程中,潤滑系統(tǒng)的處理是一定不能忽視的,因?yàn)橐坏┍缓鲆?,那么?duì)于機(jī)床在運(yùn)行的時(shí)候,機(jī)床各部件就不能按預(yù)定的效果達(dá)到很好的潤滑作用,我們所應(yīng)該做的就是不斷改進(jìn)和完善數(shù)控機(jī)床電氣自動(dòng)控制,減少機(jī)床出現(xiàn)故障的幾率和次數(shù),一旦出現(xiàn)問題也能自動(dòng)檢測和報(bào)警,必要的時(shí)候停止機(jī)器的工作,一起到對(duì)機(jī)床的保護(hù)作用,這樣就起到了大大提高產(chǎn)品的可靠性的作用。
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