精準潤滑在機床再制造中的應用

■ 宜昌長機科技有限責任公司 （湖北宜昌 443003） 楊 光

舊機床的再制造，與傳統(tǒng)機床大修有著本質(zhì)上的區(qū)別，它是一個充分運用現(xiàn)代工藝技術、信息技術、數(shù)控及自動化技術、綠色制造技術，以極小的代價對有利用價值的廢舊機床進行創(chuàng)新性再設計、再制造，使再制造后的機床在自動化程度、專業(yè)性、加工精度和生產(chǎn)效率上都能得到大幅提高的過程，這個過程就是目前國際上流行的機床再制造。

本著這一理念，我公司對購買的二手舊設備，法國產(chǎn)貝蒂埃（Berthiez）立式內(nèi)外圓磨床進行了一次非常成功的全方位數(shù)控化再制造。在這次再制造過程中，我們利用西門子828D數(shù)控系統(tǒng)的強大功能，對原機床的潤滑系統(tǒng)進行了在不同運行程序下，按需進行高效定時、定量的精準潤滑嘗試。

1. 貝蒂埃立式內(nèi)外圓磨床介紹

如圖1所示，該機床為立式單柱、動梁及雙磨頭內(nèi)外圓磨床。原機床在潤滑油路設計上采用無選擇、無監(jiān)控的統(tǒng)一供油方式。

圖1 貝蒂埃立式內(nèi)外圓磨床

這樣粗放的統(tǒng)一供油方式所帶來的最大弊端就是：①統(tǒng)一潤滑給暫時不運動的部件也在進行著強制潤滑，這樣就造成潤滑油的大量浪費。②過度潤滑造成使用后潤滑油的回收和處理非常困難。同時，也對工作環(huán)境及昂貴的專用磨削液造成污染。③從拆卸后的運動部件分析得知，在無監(jiān)控狀態(tài)下，因潤滑泵的故障、運動件的潤滑油管破裂、分油器損壞等隱形故障無法及時發(fā)現(xiàn)，已對滑動導軌副造成相互間因無潤滑油隔離而引起摩擦阻力增大、磨損加劇，并由此進一步造成導軌局部出現(xiàn)拉傷和燒蝕，從而嚴重影響到機床的幾何精度和加工精度。

2. 機床潤滑系統(tǒng)再制造具體情況

如圖2所示，我們設計了一個全新的潤滑油供油和控制系統(tǒng)，其采用了一個導軌潤滑用油的專用自動潤滑泵站、一個分油板、5個電磁閥（見圖2右側）、5個壓力傳感器（見圖2左側）組成的供油系統(tǒng)，分5通路給5套滑動導軌副按需進行多套程序控制下的定時、定量的精準潤滑。

圖2 新增潤滑油分油板的設計

當主機開機啟動液壓系統(tǒng)后，伴隨工作臺主軸箱進行3min箱內(nèi)潤滑，導軌自動潤滑系統(tǒng)也將接受在程序控制下的全導軌潤滑點初始潤滑模式。即自動潤滑泵啟動，壓力油在溢流閥的控制下以2MPa的壓力，通過自動潤滑泵的壓力傳感器、輸油管線進入閥板。

如果2s內(nèi)系統(tǒng)未獲得自動潤滑泵站的壓力傳感器信號，數(shù)控系統(tǒng)將會發(fā)出報警提示“自動潤滑泵故障”。當數(shù)控系統(tǒng)得到該壓力信號后，程序?qū)紫乳_啟橫梁潤滑電磁閥，壓力油在橫梁潤滑壓力傳感器的監(jiān)控下，通過管線進入橫梁升降導軌潤滑的多頭定量分油器。

如果3s內(nèi)未獲得該段管線的壓力傳感器信號，則可能是該電磁閥未打開，或管線或多頭分油器出現(xiàn)泄漏造成失壓。此時，數(shù)控系統(tǒng)將會發(fā)出報警提示“橫梁潤滑系統(tǒng)故障”。自動潤滑泵將停止工作，等待處理。

如果得到該段管線的壓力傳感器信號后，數(shù)控系統(tǒng)將會依次逐個打開左徑向進給滑板、右徑向進給滑板、左磨頭軸向往復滑板、右磨頭軸向往復滑板的潤滑電磁閥。其中，當依次開啟到某一電磁閥后，在規(guī)定時間內(nèi)未獲得該段管線中的壓力信號時，潤滑系統(tǒng)將停止工作，等待處理，并及時顯示當前故障信息。當系統(tǒng)獲得這5條管線的壓力信號后，潤滑泵站將停止運轉(zhuǎn)，延時2s等待系統(tǒng)泄壓，當泄壓式多頭分油器完成潤滑油定量注油后，5個電磁閥將同時失電關閉。延時20s后，系統(tǒng)將再重復一次全導軌潤滑點的初始潤滑程序。這樣，通過在5通路中分別設立的電磁閥、壓力傳感器與數(shù)控系統(tǒng)相連接，在機床正式工作前就可通過潤滑程序，及時地對各潤滑通路分別控制和各管線內(nèi)的壓力進行有效檢測。通過潤滑自動泵站和各通路電磁閥的開啟順序，以及各壓力傳感器的壓力反饋順序，可及時地在系統(tǒng)的引導下，得知自動潤滑泵是否存在故障，那一通路中或電磁閥、或管線或多頭分油器出現(xiàn)故障的精準信息。為數(shù)控化故障自動診斷和故障可視化，奠定良好的基礎。

當全導軌潤滑點的兩次初始潤滑程序結束后，機床即轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)，其導軌用自動潤滑系統(tǒng)也將轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)時的按需定時、定量精準潤滑程序。在進入工作狀態(tài)下，當選擇橫梁移動時，潤滑站將及時啟動，其與之相對應的電磁閥也將開啟，在通路上的壓力繼電器監(jiān)控下，使?jié)櫥瓦M入橫梁上的定量分油器，進行移動前的一次性潤滑。對左右各兩水平套垂直相交滑板的潤滑，則采用了按磨削模式精準定時、定量的潤滑模式，當選擇內(nèi)圓磨削模式時如圖3所示。

潤滑系統(tǒng)僅對參與內(nèi)圓磨削的左徑向進給滑板、左軸向進給滑板的運動導軌進行定時、定量潤滑。即給左軸向進給滑板導軌副定量潤滑完畢后，間歇10min后，再給左徑向進給滑板運動導軌副進行定量潤滑，如此間隔、反復交替潤滑。如果在執(zhí)行潤滑程序的過程中出現(xiàn)報警信號，機床仍將繼續(xù)工作直至程序結束或視情況人工干預中斷程序，以避免未退刀時突然停機，給加工面或砂輪造成損傷。當選擇外圓磨削模式時，潤滑系統(tǒng)也僅對參與外圓磨削的運動導軌進行潤滑。機床經(jīng)再制造后的外觀如圖4所示。

圖3 用內(nèi)圓磨頭進行內(nèi)圓磨削

圖4 機床經(jīng)再制造后的外觀

3. 再制造效果

在數(shù)控系統(tǒng)高效管理下實施的精準潤滑與監(jiān)控較傳統(tǒng)潤滑方式相比，大幅減少了該機床在全壽命期內(nèi)對潤滑油的需求總量，有效節(jié)約了機床的使用成本，還大幅減少了潤滑油使用后回收和處理的雙重麻煩，減少了對操作環(huán)境和磨削液的污染，環(huán)保效果明顯。同時，將隱形故障用數(shù)字化的方式及時顯現(xiàn)出來，避免了當出現(xiàn)潤滑故障時盲目地在機床各拖鏈中去查找、猜測泄漏點的現(xiàn)象。為維修縮短了排出故障的時間，也為提高維修工作效率提供了重要的技術支持。同時，還有效避免了因未及時發(fā)現(xiàn)潤滑油泄漏這樣的隱形故障而造成的導軌副研損和燒蝕的重大設備事故。

數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展使其控制范圍和能力變得日益強大，這為新型數(shù)控機床的設計、舊機床的再制造帶來了一個全新的設計空間。這次潤滑油路的再制造，讓我們淺嘗了按需精準潤滑在機床再制造過程中的實際應用，我們也深刻認識到對機床潤滑系統(tǒng)實施有效的管理與監(jiān)控十分重要。