數(shù)控機床依據(jù)行程的自動潤滑技術

李洪波 馮明霞

(大連大森數(shù)控技術發(fā)展中心有限公司，遼寧大連 116023)

數(shù)控機床自動潤滑系統(tǒng)，是實現(xiàn)導軌、絲杠和軸承等機械部位持續(xù)供給潤滑油的重要功能部件。潤滑油供給量是否合理直接會影響潤滑效果和油料消耗。

1 數(shù)控機床的幾種潤滑方式

目前，數(shù)控機床一般采用自動潤滑泵實現(xiàn)持續(xù)供油。根據(jù)供油方式，自動潤滑泵可分為3種:一種是通過馬達帶動蝸輪蝸桿，實現(xiàn)機械式定期間隔潤滑;一種是通過按鍵設定供油時間和間隔時間，實現(xiàn)程控定時潤滑;另一種是通過馬達旋轉(zhuǎn)，直接供油進行潤滑。前兩種方式可以人為控制潤滑時間，但只要機床處于通電狀態(tài)，無論機床工作與否，潤滑工作都會進行，造成油料浪費;第三種方式則因出油量較大，需要嚴格控制潤滑馬達工作的時機。因此，既達到潤滑效果，又不浪費油料，是本技術要實現(xiàn)的目標。

對于數(shù)控機床來說，導軌、絲杠和軸承等是主要的摩擦部件，也是潤滑工作的主體。因此，需要根據(jù)這些摩擦部件的使用情況進行合理潤滑。理論上，各軸不移動時，因為未產(chǎn)生磨損，可以不需要潤滑。一般來說，對于經(jīng)濟型數(shù)控車床，各軸的總移動行程超過50 m時，需要潤滑一次。根據(jù)這個數(shù)據(jù)，我們可以設計出依據(jù)行程的自動潤滑方式。

2 機床移動行程的計算

要依據(jù)機床移動行程進行潤滑，就必須做到實時讀取各軸的移動行程。以三菱E60通用型數(shù)控系統(tǒng)為例，說明該項功能的設計和實現(xiàn)方法。E60系統(tǒng)帶有DDB(直接數(shù)據(jù)總線)功能，該功能通過提供標準的系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)接口，使用戶可以進行相關功能的二次開發(fā)。該功能將系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)和變量，例如當前機械位置、工件坐標系偏置、刀具補償值等，以大、小區(qū)分號的形式進行定義，可以通過標準的數(shù)據(jù)讀取格式，將所需的信息賦值到公共數(shù)據(jù)寄存器，便于在PLC中進行運算和處理。

E60系統(tǒng)中，“機床坐標系中的現(xiàn)在位置”的大區(qū)分號是21，小區(qū)分號是0。實時讀取各軸每次移動時的“現(xiàn)在位置”，并不能反映各軸的移動行程，但是，我們可以通過將該實時值進行累加計算，得到各軸總的移動行程。以X軸為例，當X軸正向或負向移動時，將此時的“現(xiàn)在位置”讀入寄存器D280，對應的PLC編寫如圖1所示。同理，可將Z軸的“現(xiàn)在位置”讀入寄存器D380。

下一步，需要計算X軸的移動行程之和，因為軸正向移動和負向移動時，其坐標值有正負之分，所以軸正向移動和負向移動的行程累積，要分別計算，如圖2所示。通過以軸移動脈沖信號為觸發(fā)條件的加減運算，X軸最終的移動行程累積數(shù)值存儲到寄存器D275中。同理，Z軸最終的移動行程累積數(shù)值存儲到寄存器D375中。

由于X軸和Z軸各自分別消耗機床的潤滑資源，因此在統(tǒng)計潤滑需求時，需要計算X軸和Z軸各自總的移動行程之和。通過PLC中的數(shù)據(jù)運算，將X軸和Z軸的移動行程之和存儲到中間寄存器R2860，然后與寄存器R2850(可通過關聯(lián)參數(shù)人為設定數(shù)值)中的數(shù)值進行比較，當前者大于后者時，啟動潤滑輸出繼電器，如圖3所示。潤滑持續(xù)時間采用定時器T64，對應參數(shù)#6024的數(shù)值。本例中設定的持續(xù)時間是6 s。

另外，為了充分實現(xiàn)潤滑效果，在設計控制用PLC時，可考慮在機床上電后，自動執(zhí)行一次持續(xù)6 s的開機潤滑。同時，當發(fā)現(xiàn)潤滑不足時，為了方便追加潤滑，還可以設置手動潤滑功能，即通過機床操作面板上的按鍵，點動控制潤滑泵的啟停，人為追加潤滑。

當X軸和Z軸的累積移動行程達到50 m時，執(zhí)行一次供油，然后，需要對中間寄存器R2860執(zhí)行清零操作，以便重新計算下一個潤滑周期。另外，對應寄存器R2850的關聯(lián)參數(shù)是#6326，用來設定機床移動行程的數(shù)值，其單位是μm。例如，根據(jù)機床工作性能和潤滑要求，當需要X軸和Z軸的累積移動行程超過50 m時，執(zhí)行一次供油，則#6326應設定為50000000。

3 節(jié)油效果分析

該項依據(jù)行程的自動潤滑技術，在沈陽機床集團A3事業(yè)部的CAK6150和CAK6161系列數(shù)控車床上得到應用，收到了良好的節(jié)油效果。以較常用的PLC控制的潤滑泵或帶程控裝置的潤滑泵為例，其通過設定供油持續(xù)時間和供油間隔時間來控制潤滑量，一般每隔15 min供油6 s，以每天工作8 h為例，需要持續(xù)供油192 s。而采用依據(jù)行程的自動潤滑方式后，只有當X軸和Z軸的累積移動行程達到參數(shù)預設值，例如50 m時，供油6 s。由于移動行程的多少，直接對應導軌、絲杠和軸承等機械部件的潤滑需求，因此，這種潤滑方式供油更加精確，避免了機床不移動也進行潤滑的情況，減少了潤滑油料的不必要消耗。根據(jù)機床用戶普遍反應，采用依據(jù)行程的自動潤滑方式后，潤滑泵補充油料的頻率大幅降低，而且，潤滑效果不受影響。

通常，機床廠家在設計潤滑功能時，會做嚴格的實驗，使得累積移動行程的預設值和供油時間實現(xiàn)最佳比例，既兼顧潤滑效果，又不浪費潤滑油料。同時，我們在設計PLC時，采用了累積移動行程預設值寄存器和持續(xù)供油時間定時器分別對應用戶參數(shù)的方法，使用戶可以根據(jù)實際需要，方便進行必要的后期調(diào)整。

4 結語

合理消耗，杜絕浪費，是綠色制造和綠色應用的課題之一，機床潤滑系統(tǒng)作為潤滑油的消耗主體，其供油方式是否科學合理，對于節(jié)油減排至關重要。而采用依據(jù)行程的自動潤滑技術，可有效控制潤滑油的合理供給，最大限度發(fā)揮單位潤滑量的工作效率。

［1］三菱電機.E60/E68系列DDB接口說明書IB－1500190(CHN)－A［Z］.

［2］三菱電機.E60/E68系列PLC編程說明書IB－1500188(CHN)－A［Z］.

［3］三菱電機.E60/E68系列PLC接口說明書IB－1500186(CHN)－A［Z］.

［4］三菱電機.E60/E68系列報警/參數(shù)說明書 IB－1500185(CHN)［Z］.