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数控机床依据行程的自动润滑技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-05-20  浏览次数:112
核心提示:数控机床自动润滑系统,是实现导轨、丝杠和轴承等机械部位持续供给润滑油的重要功能部件。
  数控机床自动润滑系统,是实现导轨、丝杠和轴承等机械部位持续供给润滑油的重要功能部件。润滑油供给量是否合理直接会影响润滑效果和油料消耗。
  1 数控机床的几种润滑方式
  目前,数控机床一般采用自动润滑泵实现持续供油。根据供油方式,自动润滑泵可分为3种:一种是通过马达带动蜗轮蜗杆,实现机械式定期间隔润滑;一种是通过按键设定供油时间和间隔时间,实现程控定时润滑;另一种是通过马达旋转,直接供油进行润滑。前两种方式可以人为控制润滑时间,但只要机床处于通电状态,无论机床工作与否,润滑工作都会进行,造成油料浪费;第三种方式则因出油量较大,需要严格控制润滑马达工作的时机。因此,既达到润滑效果,又不浪费油料,是本技术要实现的目标。
  对于数控机床来说,导轨、丝杠和轴承等是主要的摩擦部件,也是润滑工作的主体。因此,需要根据这些摩擦部件的使用情况进行合理润滑。理论上,各轴不移动时,因为未产生磨损,可以不需要润滑。一般来说,对于经济型数控车床,各轴的总移动行程超过50 m时,需要润滑一次。根据这个数据,我们可以设计出依据行程的自动润滑方式。
  2 机床移动行程的计算
  要依据机床移动行程进行润滑,就必须做到实时读取各轴的移动行程。以三菱E60通用型数控系统为例,说明该项功能的设计和实现方法。E60系统带有DDB(直接数据总线)功能,该功能通过提供标准的系统内部数据接口,使用户可以进行相关功能的二次开发。该功能将系统内部的数据和变量,例如当前机械位置、工件坐标系偏置、刀具补偿值等,以大、小区分号的形式进行定义,可以通过标准的数据读取格式,将所需的信息赋值到公共数据寄存器,便于在PLC中进行运算和处理。
  E60系统中,“机床坐标系中的现在位置”的大区分号是21,小区分号是0。实时读取各轴每次移动时的“现在位置”,并不能反映各轴的移动行程,但是,我们可以通过将该实时值进行累加计算,得到各轴总的移动行程。以X轴为例,当x轴正向或负向移动时,将此时的“现在位置”读人寄存器D280,对应的PLC编写如图1所示。同理,可将z轴的“现在位置”读人寄存器D380。
图1读取X轴的移动行程
  下一步,需要计算x轴的移动行程之和,因为轴正向移动和负向移动时,其坐标值有正负之分,所以轴正向移动和负向移动的行程累积,要分别计算,如图2所示。通过以轴移动脉冲信号为触发条件的加减运算,x轴最终的移动行程累积数值存储到寄存器D275中。同理,z轴最终的移动行程累积数值存储到寄存器D375中。
  由于x轴和z轴各自分别消耗机床的润滑资源,因此在统计润滑需求时,需要计算x轴和z轴各自总的移动行程之和。通过PLC中的数据运算,将X轴和z轴的移动行程之和存储到中间寄存器R2860,然后与寄存器R2850(可通过关联参数人为设定数值)中的数值进行比较,当前者大于后者时,启动润滑输出继电器,如图3所示。润滑持续时间采用定时器T64,对应参数#6024的数值。本例中设定的持续时间是6 s。
图2计算X轴的移动行程之和
  另外,为了充分实现润滑效果,在设计控制用PLC时,可考虑在机床上电后,自动执行一次持续6 s的开机润滑。同时,当发现润滑不足时,为了方便追加润滑,还可以设置手动润滑功能,即通过机床操作面板上的按键,点动控制润滑泵的启停,人为追加润滑。
  当x轴和z轴的累积移动行程达到50 m时,执行一次供油,然后,需要对中间寄存器R2860执行清零操作,以便重新计算下一个润滑周期。另外,对应寄存器R2850的关联参数是#6326,用来设定机床移动行程的数值,其单位是“m。例如,根据机床工作性能和润滑要求,当需要x轴和z轴的累积移动行程超过50 m时,执行一次供油,则粕326应设定为50000000。
  3 节油效果分析
  该项依据行程的自动润滑技术,在沈阳机床集团A3事业部的CAK6150和CAK6161系列数控车床上得到应用,收到了良好的节油效果。以较常用的PLC控制的润滑泵或带程控装置的润滑泵为例,其通过设定供油持续时间和供油间隔时间来控制润滑量,一般每隔15 min供油6 s,以每天工作8 h为例,需要持续供油192 s。而采用依据行程的自动润滑方式后,只有在于这种工艺参数可使切削时间较短,整个加工过程中铣削次数较少,非切削时间也较短,故能耗较低。由此可以看出,减少加工辅助时间以及工件切削时间是降低能耗的关键。
  4 结语
  (1)本文建立了机床切削工艺过程能耗模型,通过试验定量分析比较了不同工艺方案的能耗,并且可以较为准确的计算出工艺方案的能耗数值,为选择合理的工艺方案提供了重要的依据和方法。
  (2)不同的机床各部分能耗不同,例如基础功率不相等,或者主轴转动功率一转速函数不相同等。因此,在得到某工艺方案能耗前,需要先通过少量试验确定所用机床的功率参数信息,从而更精确的定量分析计算工艺方案能耗数值。
  (3)找到能耗较低的工艺方案是定量分析能耗的一个重要目的。根据上文应用实例,可以分析出减少加工辅助时间以及工件切削时间是降低能耗的关键。因此,为选择能耗较低的工艺方案,首先要保证其加工辅助时间和工件切削时间较短,即有较大的进给速度、轴向切深和径向切深。
 
 
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