利用PMC窗口功能实现行程润滑控制的设计与开发*

牛志斌 曹彦生 李文斌 陈培亮

(①山西机电职业技术学院，山西长治 046011;②中国航天科工集团第二研究院，北京 100854;③太原理工大学，山西太原 030024;④中国兵器工业集团淮海集团有限公司，山西长治 046012)

工件加工过程中，机床导轨和丝杠能够得到充分的润滑是保证其减少磨损、可靠运行的必要保障;而尽可能降低维护成本也是广大机床用户的迫切需要。长期以来，我国现有的数控机床大多采用手动润滑或定时润滑两种方式［1］。手动润滑费时费力，而定时润滑在机床上电后不产生进给运动时也润滑，造成了不必要的浪费。采用行程润滑的控制方式，即数控系统PLC累计机床各轴产生的机械位移，当达到设定距离时控制机床润滑泵工作预定时间，可以实现既保证机床得到合理、充分的润滑，也避免了润滑油的不必要浪费，降低了机床的实际使用成本。根据控制要求设计控制流程图如图1所示。行程润滑的控制方式，可以用于各种数控系统，本文基于FANUC 0i数控系统如何实现数控车床行程润滑控制进行开发、设计。

1 机械坐标值的读取与转存

(1)PMC窗口功能参数设置

实现行程润滑控制首先需要计算机床沿X轴和Z轴机械位移的累加值，FANUC系统的Ladder语言提供了一种窗口函数功能指令WINDR(SUB51)，该指令实现了在PMC与CNC之间互传数据的另一种方式，可以使PMC读取机床控制轴绝对坐标值和机械坐标值［2－3］。图2为PMC窗口功能读取机床机械坐标控制程序［4－5］。F0102.0 为X轴移动过程中信号，F0106.0为X轴移动方向信号，F000.5为自动运行启动中信号，当机床在手动或自动方式下，沿X轴正向进给时，R0510.0状态为 1，沿X轴负向进给时，R0510.1状态为1。Z轴正、负向进给控制程序和X轴类似，限于篇幅程序省略。D0010为窗口函数功能控制数据首地址，功能代码0000000028代表读取控制轴机械坐标值;D0018中数据属性－000000001代表读取所有轴的机械坐标。R0000.1为常1信号，相应控制梯形图不再详述。当机床在X轴或Z轴正、负向进给时，R0501.0、R0501.1、R0502.0、R0502.1 其中之一状态为1，触发WINDR功能指令执行，读取的所有轴的机械坐标都存储在D0020开始的数据区内，前4个字节存储X轴数据，接下来的4个字节中存储Z轴数据，通过MOVE(SUB8)功能指令，分别以各轴移动信号为触发条件，便可获得各控制轴正、负向的机械坐标值［6］。

(2)机械坐标值的读取与转存

图3所示为X轴正向进给机械坐标转存控制程序。当X轴正向或负向进给时，R0501.0或R0501.1状态分别为1，读取X轴机械坐标值暂存于D0020～D0023。+X进给，继续将D0020～D0023中数据转存于D0112～D0115;－X进给，将D0020～D0023中数据转存于D0116～D0119。Z轴机械坐标转存控制程序

与X轴类似，限于篇幅程序省略。当Z轴正向或负向进给时，R0502.0或R0502.1状态分别为1，读取Z轴机械坐标值暂存于D0024～D0027。+Z进给，继续将D0024～D0027中数据转存于D0132～D0135;－Z进给，将 D0024～D0027中数据转存于 D0136～D0139［7］。

2 机床位移的累加

图4为X轴位移累加控制程序，R0501.0或R0501.1状态分别为1，D0116与D0112中机械坐标相减，存于D0100中;由于X轴坐标为直径值，所以将D0100中数据除以2(D0144中数值)后，存于D0128中，最终保存在D0104～D0107中。Z轴位移的累加控制程序与X轴类似，限于篇幅程序省略，Z轴位移最终保存在D0124～D0127中。

3 润滑参数的设定和润滑泵的启动、停止

在系统［PMCMNT］画面中，根据行程润滑的距离设置数据表D0152中数值，根据润滑泵的工作时间设置定时器T0003中数值。图5所示为润滑泵启动、停止控制程序。R9091.1为常1信号，D0140内数值(机床位移累加)为D0104内数值(X轴位移)与D0124内数值(Z轴位移)之和，当其大于D0152内数值(预定距离)时，R9000.1为1，Y0005.0为1，润滑泵启动，开始润滑，同时R0500.2为1，定时器T0003开始延时，延时预定时间后，R0511.0为1，断开润滑泵回路，润滑泵停止润滑［8－10］。

4 数据表数值清零

当润滑泵开始工作时，R0500.2状态也为1，触发MOVE指令将数据表D0100～D0107和D0120～D0127中数值清零，机床移动的距离也被清零，系统将重新记录机床轴移动的距离。图6所示为D0100中数值清零的控制程序，其他数据表清零方法类似，不再详述。

5 结语

在数控机床运行过程中，可以采用集中式润滑，每次上电后自动润滑一段时间;然后润滑装置在PMC程序的控制下，依据进给轴的累计行程间断式润滑。行程润滑与其他润滑方法相比较，具有既保证机床得到合理、充分的润滑，也避免了润滑油不必要浪费的显著优点。项目组为中国航天科工集团第二研究院、中国兵器工业集团淮海集团有限公司、太原第一机床厂等多家企业的数控机床进行了润滑系统的改造，通过实验数据分析，采用行程润滑比采用其他润滑方法，润滑油的实际消耗降低近30%，且机床运行良好。我国机床拥有量高居全球之首，可以设想，如果把现有数控机床传统的润滑系统进行改造，采用行程润滑进行控制，将为社会带来极其可观的经济效益。因此，行程润滑控制技术，在工业生产中具有很大的推广、应用价值。

［1］刘永久.数控机床故障诊断与维修技术(FANUC系统)［M］.2版.北京:机械工业出版社，2010.

［2］BEIJING－FANUC 0iD/0i－Mate D简明联机调试资料［Z］.2009.

［3］BEIJING－FANUC.PMC调试说明－－窗口功能及其应用［Z］.

［4］BEIJING－FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3梯形图语言编程说明书 B －61863C［Z］.2001.

［5］BEIJING－FANUC PMC SA1/SB7梯形图语言补充编程说明书 B－61863C －2/01［Z］.2001.

［6］FANUC Series 0i－MODEL D FANUC Series 0i Mate－MODEL D CONNECTION MANUAL(HARDWARE)［Z］.2009.

［7］FANUC Series 0i－MODEL D FANUC Series 0i Mate－MODEL D CONNECTION MANUAL(FUNCTION)［Z］.2009.

［8］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D PARAMETER MANUAL［Z］.2009.

［9］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D Common to Lathe System/Machining Center System OPERATOR'S MANUAL［Z］.2009.

［10］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D MAINTENANCE MANUAL［Z］.2009.