牛志斌 曹彥生 李文斌 陳培亮

(①山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長(zhǎng)治 046011;②中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院，北京 100854;③太原理工大學(xué)，山西太原 030024;④中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)淮海集團(tuán)有限公司，山西長(zhǎng)治 046012)

工件加工過(guò)程中，機(jī)床導(dǎo)軌和絲杠能夠得到充分的潤(rùn)滑是保證其減少磨損、可靠運(yùn)行的必要保障;而盡可能降低維護(hù)成本也是廣大機(jī)床用戶(hù)的迫切需要。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床大多采用手動(dòng)潤(rùn)滑或定時(shí)潤(rùn)滑兩種方式［1］。手動(dòng)潤(rùn)滑費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而定時(shí)潤(rùn)滑在機(jī)床上電后不產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)也潤(rùn)滑，造成了不必要的浪費(fèi)。采用行程潤(rùn)滑的控制方式，即數(shù)控系統(tǒng)PLC累計(jì)機(jī)床各軸產(chǎn)生的機(jī)械位移，當(dāng)達(dá)到設(shè)定距離時(shí)控制機(jī)床潤(rùn)滑泵工作預(yù)定時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)既保證機(jī)床得到合理、充分的潤(rùn)滑，也避免了潤(rùn)滑油的不必要浪費(fèi)，降低了機(jī)床的實(shí)際使用成本。根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)控制流程圖如圖1所示。行程潤(rùn)滑的控制方式，可以用于各種數(shù)控系統(tǒng)，本文基于FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床行程潤(rùn)滑控制進(jìn)行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)。

1 機(jī)械坐標(biāo)值的讀取與轉(zhuǎn)存

(1)PMC窗口功能參數(shù)設(shè)置

實(shí)現(xiàn)行程潤(rùn)滑控制首先需要計(jì)算機(jī)床沿X軸和Z軸機(jī)械位移的累加值，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的Ladder語(yǔ)言提供了一種窗口函數(shù)功能指令WINDR(SUB51)，該指令實(shí)現(xiàn)了在PMC與CNC之間互傳數(shù)據(jù)的另一種方式，可以使PMC讀取機(jī)床控制軸絕對(duì)坐標(biāo)值和機(jī)械坐標(biāo)值［2－3］。圖2為PMC窗口功能讀取機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)控制程序［4－5］。F0102.0 為X軸移動(dòng)過(guò)程中信號(hào)，F(xiàn)0106.0為X軸移動(dòng)方向信號(hào)，F(xiàn)000.5為自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)中信號(hào)，當(dāng)機(jī)床在手動(dòng)或自動(dòng)方式下，沿X軸正向進(jìn)給時(shí)，R0510.0狀態(tài)為 1，沿X軸負(fù)向進(jìn)給時(shí)，R0510.1狀態(tài)為1。Z軸正、負(fù)向進(jìn)給控制程序和X軸類(lèi)似，限于篇幅程序省略。D0010為窗口函數(shù)功能控制數(shù)據(jù)首地址，功能代碼0000000028代表讀取控制軸機(jī)械坐標(biāo)值;D0018中數(shù)據(jù)屬性－000000001代表讀取所有軸的機(jī)械坐標(biāo)。R0000.1為常1信號(hào)，相應(yīng)控制梯形圖不再詳述。當(dāng)機(jī)床在X軸或Z軸正、負(fù)向進(jìn)給時(shí)，R0501.0、R0501.1、R0502.0、R0502.1 其中之一狀態(tài)為1，觸發(fā)WINDR功能指令執(zhí)行，讀取的所有軸的機(jī)械坐標(biāo)都存儲(chǔ)在D0020開(kāi)始的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，前4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)X軸數(shù)據(jù)，接下來(lái)的4個(gè)字節(jié)中存儲(chǔ)Z軸數(shù)據(jù)，通過(guò)MOVE(SUB8)功能指令，分別以各軸移動(dòng)信號(hào)為觸發(fā)條件，便可獲得各控制軸正、負(fù)向的機(jī)械坐標(biāo)值［6］。

(2)機(jī)械坐標(biāo)值的讀取與轉(zhuǎn)存

圖3所示為X軸正向進(jìn)給機(jī)械坐標(biāo)轉(zhuǎn)存控制程序。當(dāng)X軸正向或負(fù)向進(jìn)給時(shí)，R0501.0或R0501.1狀態(tài)分別為1，讀取X軸機(jī)械坐標(biāo)值暫存于D0020～D0023。+X進(jìn)給，繼續(xù)將D0020～D0023中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0112～D0115;－X進(jìn)給，將D0020～D0023中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0116～D0119。Z軸機(jī)械坐標(biāo)轉(zhuǎn)存控制程序

與X軸類(lèi)似，限于篇幅程序省略。當(dāng)Z軸正向或負(fù)向進(jìn)給時(shí)，R0502.0或R0502.1狀態(tài)分別為1，讀取Z軸機(jī)械坐標(biāo)值暫存于D0024～D0027。+Z進(jìn)給，繼續(xù)將D0024～D0027中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0132～D0135;－Z進(jìn)給，將 D0024～D0027中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于 D0136～D0139［7］。

2 機(jī)床位移的累加

圖4為X軸位移累加控制程序，R0501.0或R0501.1狀態(tài)分別為1，D0116與D0112中機(jī)械坐標(biāo)相減，存于D0100中;由于X軸坐標(biāo)為直徑值，所以將D0100中數(shù)據(jù)除以2(D0144中數(shù)值)后，存于D0128中，最終保存在D0104～D0107中。Z軸位移的累加控制程序與X軸類(lèi)似，限于篇幅程序省略，Z軸位移最終保存在D0124～D0127中。

3 潤(rùn)滑參數(shù)的設(shè)定和潤(rùn)滑泵的啟動(dòng)、停止

在系統(tǒng)［PMCMNT］畫(huà)面中，根據(jù)行程潤(rùn)滑的距離設(shè)置數(shù)據(jù)表D0152中數(shù)值，根據(jù)潤(rùn)滑泵的工作時(shí)間設(shè)置定時(shí)器T0003中數(shù)值。圖5所示為潤(rùn)滑泵啟動(dòng)、停止控制程序。R9091.1為常1信號(hào)，D0140內(nèi)數(shù)值(機(jī)床位移累加)為D0104內(nèi)數(shù)值(X軸位移)與D0124內(nèi)數(shù)值(Z軸位移)之和，當(dāng)其大于D0152內(nèi)數(shù)值(預(yù)定距離)時(shí)，R9000.1為1，Y0005.0為1，潤(rùn)滑泵啟動(dòng)，開(kāi)始潤(rùn)滑，同時(shí)R0500.2為1，定時(shí)器T0003開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，R0511.0為1，斷開(kāi)潤(rùn)滑泵回路，潤(rùn)滑泵停止?jié)櫥?－10］。

4 數(shù)據(jù)表數(shù)值清零

當(dāng)潤(rùn)滑泵開(kāi)始工作時(shí)，R0500.2狀態(tài)也為1，觸發(fā)MOVE指令將數(shù)據(jù)表D0100～D0107和D0120～D0127中數(shù)值清零，機(jī)床移動(dòng)的距離也被清零，系統(tǒng)將重新記錄機(jī)床軸移動(dòng)的距離。圖6所示為D0100中數(shù)值清零的控制程序，其他數(shù)據(jù)表清零方法類(lèi)似，不再詳述。

5 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，可以采用集中式潤(rùn)滑，每次上電后自動(dòng)潤(rùn)滑一段時(shí)間;然后潤(rùn)滑裝置在PMC程序的控制下，依據(jù)進(jìn)給軸的累計(jì)行程間斷式潤(rùn)滑。行程潤(rùn)滑與其他潤(rùn)滑方法相比較，具有既保證機(jī)床得到合理、充分的潤(rùn)滑，也避免了潤(rùn)滑油不必要浪費(fèi)的顯著優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目組為中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院、中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)淮海集團(tuán)有限公司、太原第一機(jī)床廠等多家企業(yè)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了潤(rùn)滑系統(tǒng)的改造，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用行程潤(rùn)滑比采用其他潤(rùn)滑方法，潤(rùn)滑油的實(shí)際消耗降低近30%，且機(jī)床運(yùn)行良好。我國(guó)機(jī)床擁有量高居全球之首，可以設(shè)想，如果把現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床傳統(tǒng)的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用行程潤(rùn)滑進(jìn)行控制，將為社會(huì)帶來(lái)極其可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，行程潤(rùn)滑控制技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有很大的推廣、應(yīng)用價(jià)值。

［1］劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)(FANUC系統(tǒng))［M］.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］BEIJING－FANUC 0iD/0i－Mate D簡(jiǎn)明聯(lián)機(jī)調(diào)試資料［Z］.2009.

［3］BEIJING－FANUC.PMC調(diào)試說(shuō)明－－窗口功能及其應(yīng)用［Z］.

［4］BEIJING－FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3梯形圖語(yǔ)言編程說(shuō)明書(shū) B －61863C［Z］.2001.

［5］BEIJING－FANUC PMC SA1/SB7梯形圖語(yǔ)言補(bǔ)充編程說(shuō)明書(shū) 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.