李洪波 馮明霞

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

數(shù)控機(jī)床自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌、絲杠和軸承等機(jī)械部位持續(xù)供給潤(rùn)滑油的重要功能部件。潤(rùn)滑油供給量是否合理直接會(huì)影響潤(rùn)滑效果和油料消耗。

1 數(shù)控機(jī)床的幾種潤(rùn)滑方式

目前，數(shù)控機(jī)床一般采用自動(dòng)潤(rùn)滑泵實(shí)現(xiàn)持續(xù)供油。根據(jù)供油方式，自動(dòng)潤(rùn)滑泵可分為3種:一種是通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)蝸輪蝸桿，實(shí)現(xiàn)機(jī)械式定期間隔潤(rùn)滑;一種是通過(guò)按鍵設(shè)定供油時(shí)間和間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)程控定時(shí)潤(rùn)滑;另一種是通過(guò)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，直接供油進(jìn)行潤(rùn)滑。前兩種方式可以人為控制潤(rùn)滑時(shí)間，但只要機(jī)床處于通電狀態(tài)，無(wú)論機(jī)床工作與否，潤(rùn)滑工作都會(huì)進(jìn)行，造成油料浪費(fèi);第三種方式則因出油量較大，需要嚴(yán)格控制潤(rùn)滑馬達(dá)工作的時(shí)機(jī)。因此，既達(dá)到潤(rùn)滑效果，又不浪費(fèi)油料，是本技術(shù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌、絲杠和軸承等是主要的摩擦部件，也是潤(rùn)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(jìn)行合理潤(rùn)滑。理論上，各軸不移動(dòng)時(shí)，因?yàn)槲串a(chǎn)生磨損，可以不需要潤(rùn)滑。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，各軸的總移動(dòng)行程超過(guò)50 m時(shí)，需要潤(rùn)滑一次。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)，我們可以設(shè)計(jì)出依據(jù)行程的自動(dòng)潤(rùn)滑方式。

2 機(jī)床移動(dòng)行程的計(jì)算

要依據(jù)機(jī)床移動(dòng)行程進(jìn)行潤(rùn)滑，就必須做到實(shí)時(shí)讀取各軸的移動(dòng)行程。以三菱E60通用型數(shù)控系統(tǒng)為例，說(shuō)明該項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)和實(shí)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(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)接口，使用戶可以進(jìn)行相關(guān)功能的二次開(kāi)發(fā)。該功能將系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)和變量，例如當(dāng)前機(jī)械位置、工件坐標(biāo)系偏置、刀具補(bǔ)償值等，以大、小區(qū)分號(hào)的形式進(jìn)行定義，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行運(yùn)算和處理。

E60系統(tǒng)中，“機(jī)床坐標(biāo)系中的現(xiàn)在位置”的大區(qū)分號(hào)是21，小區(qū)分號(hào)是0。實(shí)時(shí)讀取各軸每次移動(dòng)時(shí)的“現(xiàn)在位置”，并不能反映各軸的移動(dòng)行程，但是，我們可以通過(guò)將該實(shí)時(shí)值進(jìn)行累加計(jì)算，得到各軸總的移動(dòng)行程。以X軸為例，當(dāng)X軸正向或負(fù)向移動(dòng)時(shí)，將此時(shí)的“現(xiàn)在位置”讀入寄存器D280，對(duì)應(yīng)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(jì)算X軸的移動(dòng)行程之和，因?yàn)檩S正向移動(dòng)和負(fù)向移動(dòng)時(shí)，其坐標(biāo)值有正負(fù)之分，所以軸正向移動(dòng)和負(fù)向移動(dòng)的行程累積，要分別計(jì)算，如圖2所示。通過(guò)以軸移動(dòng)脈沖信號(hào)為觸發(fā)條件的加減運(yùn)算，X軸最終的移動(dòng)行程累積數(shù)值存儲(chǔ)到寄存器D275中。同理，Z軸最終的移動(dòng)行程累積數(shù)值存儲(chǔ)到寄存器D375中。

由于X軸和Z軸各自分別消耗機(jī)床的潤(rùn)滑資源，因此在統(tǒng)計(jì)潤(rùn)滑需求時(shí)，需要計(jì)算X軸和Z軸各自總的移動(dòng)行程之和。通過(guò)PLC中的數(shù)據(jù)運(yùn)算，將X軸和Z軸的移動(dòng)行程之和存儲(chǔ)到中間寄存器R2860，然后與寄存器R2850(可通過(guò)關(guān)聯(lián)參數(shù)人為設(shè)定數(shù)值)中的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)前者大于后者時(shí)，啟動(dòng)潤(rùn)滑輸出繼電器，如圖3所示。潤(rùn)滑持續(xù)時(shí)間采用定時(shí)器T64，對(duì)應(yīng)參數(shù)#6024的數(shù)值。本例中設(shè)定的持續(xù)時(shí)間是6 s。

另外，為了充分實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑效果，在設(shè)計(jì)控制用PLC時(shí)，可考慮在機(jī)床上電后，自動(dòng)執(zhí)行一次持續(xù)6 s的開(kāi)機(jī)潤(rùn)滑。同時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑不足時(shí)，為了方便追加潤(rùn)滑，還可以設(shè)置手動(dòng)潤(rùn)滑功能，即通過(guò)機(jī)床操作面板上的按鍵，點(diǎn)動(dòng)控制潤(rùn)滑泵的啟停，人為追加潤(rùn)滑。

當(dāng)X軸和Z軸的累積移動(dòng)行程達(dá)到50 m時(shí)，執(zhí)行一次供油，然后，需要對(duì)中間寄存器R2860執(zhí)行清零操作，以便重新計(jì)算下一個(gè)潤(rùn)滑周期。另外，對(duì)應(yīng)寄存器R2850的關(guān)聯(lián)參數(shù)是#6326，用來(lái)設(shè)定機(jī)床移動(dòng)行程的數(shù)值，其單位是μm。例如，根據(jù)機(jī)床工作性能和潤(rùn)滑要求，當(dāng)需要X軸和Z軸的累積移動(dòng)行程超過(guò)50 m時(shí)，執(zhí)行一次供油，則#6326應(yīng)設(shè)定為50000000。

3 節(jié)油效果分析

該項(xiàng)依據(jù)行程的自動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù)，在沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)A3事業(yè)部的CAK6150和CAK6161系列數(shù)控車床上得到應(yīng)用，收到了良好的節(jié)油效果。以較常用的PLC控制的潤(rùn)滑泵或帶程控裝置的潤(rùn)滑泵為例，其通過(guò)設(shè)定供油持續(xù)時(shí)間和供油間隔時(shí)間來(lái)控制潤(rùn)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(dòng)潤(rùn)滑方式后，只有當(dāng)X軸和Z軸的累積移動(dòng)行程達(dá)到參數(shù)預(yù)設(shè)值，例如50 m時(shí)，供油6 s。由于移動(dòng)行程的多少，直接對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌、絲杠和軸承等機(jī)械部件的潤(rùn)滑需求，因此，這種潤(rùn)滑方式供油更加精確，避免了機(jī)床不移動(dòng)也進(jìn)行潤(rùn)滑的情況，減少了潤(rùn)滑油料的不必要消耗。根據(jù)機(jī)床用戶普遍反應(yīng)，采用依據(jù)行程的自動(dòng)潤(rùn)滑方式后，潤(rùn)滑泵補(bǔ)充油料的頻率大幅降低，而且，潤(rùn)滑效果不受影響。

通常，機(jī)床廠家在設(shè)計(jì)潤(rùn)滑功能時(shí)，會(huì)做嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)，使得累積移動(dòng)行程的預(yù)設(shè)值和供油時(shí)間實(shí)現(xiàn)最佳比例，既兼顧潤(rùn)滑效果，又不浪費(fèi)潤(rùn)滑油料。同時(shí)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)PLC時(shí)，采用了累積移動(dòng)行程預(yù)設(shè)值寄存器和持續(xù)供油時(shí)間定時(shí)器分別對(duì)應(yīng)用戶參數(shù)的方法，使用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，方便進(jìn)行必要的后期調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

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

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

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

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

［4］三菱電機(jī).E60/E68系列報(bào)警/參數(shù)說(shuō)明書 IB－1500185(CHN)［Z］.