数控机床依据行程的自动润滑技术

2013-09-29李洪波冯明霞

制造技术与机床 2013年12期

李洪波冯明霞

(大连大森数控技术发展中心有限公司，辽宁大连 116023)

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”读入寄存器D280，对应的PLC编写如图1所示。同理，可将Z轴的“现在位置”读入寄存器D380。

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。

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μm。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#6326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，只有当X轴和Z轴的累积移动行程达到参数预设值，例如50 m时，供油6 s。由于移动行程的多少，直接对应导轨、丝杠和轴承等机械部件的润滑需求，因此，这种润滑方式供油更加精确，避免了机床不移动也进行润滑的情况，减少了润滑油料的不必要消耗。根据机床用户普遍反应，采用依据行程的自动润滑方式后，润滑泵补充油料的频率大幅降低，而且，润滑效果不受影响。

通常，机床厂家在设计润滑功能时，会做严格的实验，使得累积移动行程的预设值和供油时间实现最佳比例，既兼顾润滑效果，又不浪费润滑油料。同时，我们在设计PLC时，采用了累积移动行程预设值寄存器和持续供油时间定时器分别对应用户参数的方法，使用户可以根据实际需要，方便进行必要的后期调整。