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

1 數(shù)控機(jī)床的幾種潤滑方式

目前，數(shù)控機(jī)床一般采用自動潤滑泵實現(xiàn)持續(xù)供油。根據(jù)供油方式，自動潤滑泵可分為3種:一種是通過馬達(dá)帶動蝸輪蝸桿，實現(xiàn)機(jī)械式定期間隔潤滑;一種是通過按鍵設(shè)定供油時間和間隔時間，實現(xiàn)程控定時潤滑;另一種是通過馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，直接供油進(jìn)行潤滑。前兩種方式可以人為控制潤滑時間，但只要機(jī)床處于通電狀態(tài)，無論機(jī)床工作與否，潤滑工作都會進(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)格控制潤滑馬達(dá)工作的時機(jī)。因此，既達(dá)到潤滑效果，又不浪費(fèi)油料，是本技術(shù)要實現(xiàn)的目標(biāo)。

對于數(shù)控機(jī)床來說，導(dǎo)軌、絲杠和軸承等是主要的摩擦部件，也是潤滑工作的主體。因此，需要根據(jù)這些摩擦部件的使用情況進(jìn)行合理潤滑。理論上，各軸不移動時，因為未產(chǎn)生磨損，可以不需要潤滑。一般來說，對于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，各軸的總移動行程超過50 m時，需要潤滑一次。根據(jù)這個數(shù)據(jù)，我們可以設(shè)計出依據(jù)行程的自動潤滑方式。

2 機(jī)床移動行程的計算

要依據(jù)機(jī)床移動行程進(jìn)行潤滑，就必須做到實時讀取各軸的移動行程。以三菱E60通用型數(shù)控系統(tǒng)為例，說明該項功能的設(shè)計和實現(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)分號的形式進(jìn)行定義，可以通過標(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)分號是21，小區(qū)分號是0。實時讀取各軸每次移動時的“現(xiàn)在位置”，并不能反映各軸的移動行程，但是，我們可以通過將該實時值進(jìn)行累加計算，得到各軸總的移動行程。以X軸為例，當(dāng)X軸正向或負(fù)向移動時，將此時的“現(xiàn)在位置”讀入寄存器D280，對應(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，需要計算X軸的移動行程之和，因為軸正向移動和負(fù)向移動時，其坐標(biāo)值有正負(fù)之分，所以軸正向移動和負(fù)向移動的行程累積，要分別計算，如圖2所示。通過以軸移動脈沖信號為觸發(fā)條件的加減運(yùn)算，X軸最終的移動行程累積數(shù)值存儲到寄存器D275中。同理，Z軸最終的移動行程累積數(shù)值存儲到寄存器D375中。

由于X軸和Z軸各自分別消耗機(jī)床的潤滑資源，因此在統(tǒng)計潤滑需求時，需要計算X軸和Z軸各自總的移動行程之和。通過PLC中的數(shù)據(jù)運(yùn)算，將X軸和Z軸的移動行程之和存儲到中間寄存器R2860，然后與寄存器R2850(可通過關(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，啟動潤滑輸出繼電器，如圖3所示。潤滑持續(xù)時間采用定時器T64，對應(yīng)參數(shù)#6024的數(shù)值。本例中設(shè)定的持續(xù)時間是6 s。

另外，為了充分實現(xiàn)潤滑效果，在設(shè)計控制用PLC時，可考慮在機(jī)床上電后，自動執(zhí)行一次持續(xù)6 s的開機(jī)潤滑。同時，當(dāng)發(fā)現(xiàn)潤滑不足時，為了方便追加潤滑，還可以設(shè)置手動潤滑功能，即通過機(jī)床操作面板上的按鍵，點動控制潤滑泵的啟停，人為追加潤滑。

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

3 節(jié)油效果分析

該項依據(jù)行程的自動潤滑技術(shù)，在沈陽機(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控制的潤滑泵或帶程控裝置的潤滑泵為例，其通過設(shè)定供油持續(xù)時間和供油間隔時間來控制潤滑量，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)行程的自動潤滑方式后，只有當(dāng)X軸和Z軸的累積移動行程達(dá)到參數(shù)預(yù)設(shè)值，例如50 m時，供油6 s。由于移動行程的多少，直接對應(yīng)導(dǎo)軌、絲杠和軸承等機(jī)械部件的潤滑需求，因此，這種潤滑方式供油更加精確，避免了機(jī)床不移動也進(jìn)行潤滑的情況，減少了潤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)行程的自動潤滑方式后，潤滑泵補(bǔ)充油料的頻率大幅降低，而且，潤滑效果不受影響。

通常，機(jī)床廠家在設(shè)計潤滑功能時，會做嚴(yán)格的實驗，使得累積移動行程的預(yù)設(shè)值和供油時間實現(xiàn)最佳比例，既兼顧潤滑效果，又不浪費(fèi)潤滑油料。同時，我們在設(shè)計PLC時，采用了累積移動行程預(yù)設(shè)值寄存器和持續(xù)供油時間定時器分別對應(yīng)用戶參數(shù)的方法，使用戶可以根據(jù)實際需要，方便進(jìn)行必要的后期調(diào)整。

4 結(jié)語

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)床潤滑系統(tǒng)作為潤滑油的消耗主體，其供油方式是否科學(xué)合理，對于節(jié)油減排至關(guān)重要。而采用依據(jù)行程的自動潤滑技術(shù)，可有效控制潤滑油的合理供給，最大限度發(fā)揮單位潤滑量的工作效率。

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

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

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

［4］三菱電機(jī).E60/E68系列報警/參數(shù)說明書 IB－1500185(CHN)［Z］.