數控機床的潤滑系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　機床潤滑系統(tǒng)的設計、調試和維修保養(yǎng)，對于提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用。但是在潤滑系統(tǒng)的電氣控制方面，仍存在以下問題：一是潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控。數控機床控制系統(tǒng)中一般僅設油箱油面監(jiān)控，以防供油不足，而對潤滑系統(tǒng)易出現的漏油、油路堵塞等現象，不能及時做出反應。二是設置的潤滑循環(huán)和給油時間單一，容易造成浪

2、費。數控機床在不同的工作狀態(tài)下，需要的潤滑劑量是不一樣的，如在機床暫停階段就比加工階段所需要的潤滑油量要少。針對上述情況，在數控機床電氣控制系統(tǒng)中，對潤滑控制部分進行了改進設計，時刻監(jiān)控潤滑系統(tǒng)的工作狀況，以保證機床機械部件得到良好潤滑，并且還可以根據機床的工作狀態(tài)，自動調整供油、循環(huán)時間，以節(jié)約潤滑油。 </p><p>　　關鍵字：數控機床，潤滑系統(tǒng)，故障分析</p><p><

3、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　第2章 數控機床的系統(tǒng)構成2</p><p>　　第3章 潤滑的分類3</p><p>　　3.1單線阻尼式潤滑系統(tǒng)3</p><p>　　3.2遞進式潤滑系3</p

4、><p>　　3.3容積式潤滑系統(tǒng)4</p><p>　　第4章 潤滑系統(tǒng)的控制原理5</p><p>　　4.1 電氣控制原理5</p><p>　　4.2自動控制原理6</p><p>　　第5章 潤滑系統(tǒng)故障分析7</p><p>　　5.1 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控7</p&

5、gt;<p>　　5.2 潤滑時間及潤滑次數的控制7</p><p>　　5.3 潤滑報警信號的處理9</p><p><b>　　結 語10</b></p><p><b>　　致 謝11</b></p><p><b>　　主要資料12</b&

6、gt;</p><p><b>　　第一章引言</b></p><p>　　眾所周知，要使運動副的磨損減小，必須在運動副表面保持適當的清潔的潤滑油膜，即維持磨擦副表面之間恒量供油以形成油膜。這通常是連續(xù)供油的最佳特性（恒流量），然而，有些小型軸承需油量僅為每小時1-2滴，一般潤滑設備按此要求連續(xù)供油是非常困難的。此外，很多事實表明，過量供油與供油不足是同樣有害的。例如

7、：對一些軸承在過量供油時會產生附加熱量、污染和浪費。大量實驗證明，周期定量供油，既可使油膜不被損壞又不會產生污染和浪費，是一種非常好的潤滑方式。因此當連續(xù)供油成為不合適時可采用經濟的周期供油系統(tǒng)來實現。該系統(tǒng)使定量的潤滑油按預定的周期時間對各潤滑點供油，使運動副均適合采用周期潤滑系統(tǒng)來潤滑</p><p>　　機床潤滑系統(tǒng)在機床整機中占有十分重要的位置，其設計、調試和維修保養(yǎng)，對于提高機床加工精度、延長機床使用壽

8、命等都有著十分重要的作用?，F代機床導軌、絲桿等滑動副的潤滑，基本上都是采用集中潤滑系統(tǒng)。集中潤滑系統(tǒng)是由一個液壓泵提供一定排量、一定壓力的潤滑油，為系統(tǒng)中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器將油按所需油量分配到各潤滑點：同時，由控制器完成潤滑時間、次數的監(jiān)控和故障報警以及停機等功能，以實現自動潤滑的目的。集中潤滑系統(tǒng)的特點是定時、定量、準確、效率高，使用方便可靠，有利于提高機器壽命，保障使用性能。</p><p

9、>　　第2章 數控機床的系統(tǒng)構成</p><p>　　數控機床一般是由數控裝置（CNC）、數控輔助部件、輸入輸出設備、伺服單元、驅動裝置（或稱執(zhí)行機構）、可編程控制器（PLC）及電氣控制裝置、機床本體及測量裝置組成的，如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1數控機床的硬件構成</p><p><b>　　第3章 潤滑的分類</b>&l

10、t;/p><p>　　集中潤滑系統(tǒng)按使用的潤滑元件可分為阻尼式潤滑系統(tǒng)、遞進式潤滑系統(tǒng)和容積式潤滑系統(tǒng)。</p><p>　　3.1單線阻尼式潤滑系統(tǒng)</p><p>　　此系統(tǒng)適合于機床潤滑點需油量相對較少，并需周期供油的場合。它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到潤滑點。一般用于循環(huán)系統(tǒng)，也可以用于開放系統(tǒng)，可通過時間的控制，以控制潤滑點的油量。該潤滑系

11、統(tǒng)非常靈活，多一個潤滑點或少一個都可以，并可由用戶安裝，且當某一點發(fā)生阻塞時，不影響其他點的使用，故應用十分廣泛。</p><p>　　圖3-1所示為單線阻尼式潤滑系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.2遞進式潤滑系</b></p><p>　　遞進式潤滑系統(tǒng)主要由泵站、遞進片式分流器組成，并可附有控制裝置加以監(jiān)控。其特點是能對任一潤滑點的堵

12、塞進行報警并終止運行，以保護設備；定量準確、壓力高，不但可以使用稀油，而且還適用于使用油脂潤滑的情況。潤滑點可達100個，壓力可達21MPa。</p><p>　　遞進式分流器由一塊底板、一塊端板及最少三塊中間板組成。一組閥最多可有8塊中間板，可潤滑18個點。其工作原理是由中間板中的柱塞從一定位置起依次動作供油，若某一點產生堵塞，則下一個出油口就不會動作，因而整個分流器停止供油。堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于維

13、修。</p><p>　　圖3-2所示為遞進式潤滑系統(tǒng)。</p><p>　　3.3容積式潤滑系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)以定量閥為分配器向潤滑點供油，在系統(tǒng)中配有壓力繼電器，使得系統(tǒng)油壓達到預定值后發(fā)訊，使電動機延時停止，潤滑油從定量分配器供給，系統(tǒng)通過換向閥卸荷，并保持一個最低壓力，使定量閥分配器補充潤滑油，電動機再次起動，重復這一過程，直至達到規(guī)定潤滑時間

14、。該系統(tǒng)壓力一般在50MPa以下，潤滑點可達幾百個，其應用范圍廣、性能可靠，但不能作為連續(xù)潤滑系統(tǒng)。</p><p>　　圖 3-3 容積式潤滑系統(tǒng)</p><p>　　第4章 潤滑系統(tǒng)的控制原理</p><p>　　機床潤滑系統(tǒng)的控制分為兩部分：電器控制和PLC自動控制。</p><p>　　4.1 電氣控制原理</p>&l

15、t;p>　　潤滑系統(tǒng)電器控制圖如圖4-1，通過控制交流接觸器KM1來控制潤滑電機主電源。經過PLC的自動控制來實現自動控制。</p><p>　　圖 4-1潤滑系統(tǒng)電器控制原理圖</p><p><b>　　4.2自動控制原理</b></p><p>　　如圖4-2，為潤滑系統(tǒng)自動控制流程圖。當系統(tǒng)準備好之后，CNC發(fā)出信號，使得潤滑系統(tǒng)

16、開始工作，首次潤滑15s后，電機停止工作</p><p>　　圖4-2，為潤滑系統(tǒng)自動控制流程圖</p><p>　　當壓力開關SP2因壓力降低而接通時，開始計時30min,計時完成后，當壓力開關SP2斷開，潤滑電動機再次工作20S，并循環(huán)工作。QF4為電動機過載保護開關，SL為潤滑油檢測開關，當電動機過載或潤滑油不足時則使系統(tǒng)發(fā)出報警信號。</p><p>　　第

17、5章 潤滑系統(tǒng)故障分析</p><p>　　5.1 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控 </p><p>　　潤滑系統(tǒng)中除了因油料消耗，油箱油過少而使?jié)櫥到y(tǒng)供油不足外，常見的故障還有油泵失效、供油管路堵塞、分流器工作不正常、漏油嚴重等。因此，在潤滑系統(tǒng)中設置了下述檢測裝置，用于對潤滑泵的工作狀態(tài)實施監(jiān)控，避免機床在缺油狀態(tài)下工作，影響機床性能和使用壽命。 </p><p>　

18、　6.1.1 過載檢測 在潤滑泵的供電回路中使用過載保護元件，并將其熱過載觸點作為PLC系統(tǒng)的輸入信號，一旦潤滑泵出現過載，PLC系統(tǒng)即可檢測到并加以處理，使機床立即停止運行。 </p><p>　　6.1.2 油面檢測 潤滑油為消耗品，因此機床工作一段時間后，潤滑泵油箱內潤滑油會逐漸減少。如果操作人員沒有及時添加，當油箱內潤滑油到達最低油位，油面檢測開關隨即動作，并將此信號傳送給PLC系統(tǒng)進行處理。 <

19、;/p><p>　　6.1.3 壓力檢測 機床采用遞進式集中潤滑系統(tǒng)，只要系統(tǒng)工作正常，每個潤滑點都能保證得到預定的潤滑劑。一旦潤滑泵本身工作不正常、失效，或者是供油回路中有一處出現供油管路堵塞、漏油等情況，系統(tǒng)中的壓力就會顯現異常。根據這個特點，設計時在潤滑泵出口處安裝壓力檢測開關，并將此開關信號輸入PLC系統(tǒng)，在每次潤滑泵工作后，檢查系統(tǒng)內的壓力，一旦發(fā)現異常則立即停止機床工作，并產生報警信號。 </p&

20、gt;<p>　　5.2 潤滑時間及潤滑次數的控制 </p><p>　　為了要使機床運動副的磨損減小，必須在運動副表面保持適當的清潔的潤滑油膜，即維持摩擦表面之間恒量供油以形成油膜。但是數控機床運動副需要的潤滑油量不是太多時，采用連續(xù)供油方式既不經濟也不合理。因為過量供油與供油不足同樣是有害的、會產生附加熱量、污染和浪費。因此，潤滑系統(tǒng)均采用定期、定量的周期工作方式。 </p>&l

21、t;p>　　集中潤滑系統(tǒng)本身可以配置微處理器，專門用于設定潤滑泵停止的時間和每次供油時間，以控制潤滑泵間隙工作，設計人員往往也借此來簡化自己的PLC程序。 </p><p>　　但機床在不同的工作狀態(tài)下，如剛剛通電初始工作階段、加工運行和因調整、檢測工件而使機床暫停運行時，機床對潤滑油的需求量各不相同。在配置FANUC數控系統(tǒng)的機床中，通常通過控制潤滑泵工作的時間來調節(jié)提供的潤滑油量，但是，習慣考慮的是潤滑

22、系統(tǒng)在機床加工運行狀態(tài)下的供油方式，而沒有顧及其它工作狀態(tài)，這樣，當機床處于其它工作狀態(tài)時，潤滑系統(tǒng)所提供的潤滑油量要么不夠，要么過多。 </p><p>　　機床導軌需要的潤滑油量近似可用下面公式計算：(長度+移動行程)×寬度×K。從公式中可以看出，機床導軌需要的潤滑油量與該導軌上的軸的移動距離有關。歐美生產的數控系統(tǒng)大多以行程量作為依據，來控制潤滑泵工作，間隙供油，并在系統(tǒng)中提供了相應的參

23、數，便于機床制造商通過PLC程序對潤滑泵進行電氣控制。而在FANUC 0i系統(tǒng)中沒有類似的控制方法，為了能在配置FANUC 0i的數控機床上，采用近似的供油方式控制潤滑泵工作，我們改進了潤滑控制部分的電氣設計，讓控制系統(tǒng)能根據機床的具體工作情況自動調整潤滑泵工作頻率和每次的工作時間，在機床暫停時適當減少供油量，而機床初始工作時適當增加。 </p><p>　　現將潤滑泵的工作狀態(tài)分成三類，分別設置潤滑泵工作時間和

24、頻率。 </p><p>　　1) 開機初始階段 機床開機，潤滑泵即刻開始工作，連續(xù)供油一段時間，此時潤滑泵工作的時間T1比正常狀態(tài)下的要長，以便在短時間內提供足夠潤滑油，使機床導軌上迅速形成一層油膜。潤滑泵運行時間由PLC程序中的TMRB指令設定。與TMR指令不同，由TMRB設定的時間，用戶不能隨意修改調整。 </p><p>　　2) 加工運行階段 機床開機以后，經過空載運行預熱后，進

25、入穩(wěn)定工作狀態(tài)。此后，控制系統(tǒng)控制潤滑泵間歇工作，以保證機床導軌能夠得到定期、定量的潤滑。潤滑泵每次工作的時間和其停止的時間由PLC程序中的TMR指令設定。TMR設定的時間參數，用戶可以在PLC數據窗口中根據需要適當調整。 </p><p>　　3) 暫停階段 工件待加工或加工完畢時，機床往往處于暫停工作狀態(tài)，潤滑油的需求量相應減少，因此，需要及時調整控制方式，適當延長潤滑泵停止工作的時間，以減少其工作頻率，從而

26、減少油品消耗。實現的關鍵是機床處于暫停狀態(tài)時，系統(tǒng)如何獲知。FANUC 0i數控系統(tǒng)中提供了信號MVX(F102.0)、MVY(F102.1)、MVZ(F102.3)，用于反映機床各軸的移動狀態(tài)。如果該信號狀態(tài)為“0”，表明相應機床軸靜止不動，如果所有移動軸均靜止不動，則表明機床此時處于暫停工作狀態(tài)。所以，只要上述所有信號狀態(tài)都為“0”，通過設計，PLC程序自動改變潤滑泵工作及停止時間。此時，潤滑泵工作的時間T2和停止的時間T3均使用T

27、MRB指令設定，同樣，用戶不可以隨意修改這兩個時間參數。 </p><p>　　5.3 潤滑報警信號的處理 </p><p>　　6.3.1 壓力異常 數控機床中潤滑系統(tǒng)為間歇供油工作方式。因此，潤滑系統(tǒng)中的壓力采用定期檢查方式，即在潤滑泵每次工作以后檢查。如果出現故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，潤滑系統(tǒng)內的壓力就會突然下降或升高，此時應立即強制機床停止運行，進行檢查，以免事態(tài)擴大。 &

28、lt;/p><p>　　6.3.2 油面過低 以往習慣的處理方法是將“ 油面過低”信號與“ 壓力異?！眻缶盘枤w為一類，作為緊急停止信號。一旦PLC系統(tǒng)接收到上述信號，機床立即進入緊急停止狀態(tài)，同時讓伺服系統(tǒng)斷電。但是，與潤滑系統(tǒng)因油路堵塞或漏油現象而造成“ 壓力異?！钡那闆r不同，如果潤滑泵油箱內油不夠，短時間不至于影響機床的性能，無需立即使機床停止工作。但是，出現此現象后，控制系統(tǒng)應及時顯示相應的信息，提醒操作人員

29、及時添加潤滑油。如果操作人員沒有在規(guī)定時間內予以補充，系統(tǒng)就會控制機床立即進入暫停狀態(tài)。只有及時補給潤滑油后，才允許操作人員運行機床，繼續(xù)中斷的工作。針對“油面過低”信號，這樣的處理方法可以避免發(fā)生不必要的停機，減少輔助加工時間，特別是在加工大型模具的時候。在設計時，我們將“ 油面過低”信號歸為電氣控制系統(tǒng)“ 進給暫?！鳖愋盘?，采用“提醒——警告——暫停，禁止自動運行”的報警處理方式。一旦油箱內油過少，不僅在操作面板上有紅色指示燈提示，

30、在屏幕上也同時顯示警告信息，提醒操作人員。如果該信號在規(guī)定的時間內沒有消失，則讓機床迅速進入進給暫停狀態(tài)，此時暫停機床進行任何自動操作。操作人員往油箱內添加足夠的潤</p><p><b>　　結語</b></p><p>　　數控機床電氣控制設計過程中，潤滑系統(tǒng)的處理若被忽視，對于機床的使用者而言，機床各部件能否定期定量得到潤滑，卻是十分重要的問題。應不斷改進、完善

31、產品的設計，減少機床出現故障的次數，提高產品的可靠性。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計老師和同學的幫助下圓滿完成了本次設計，在此對在本次畢業(yè)幫助我的老師和同學表示感謝。在整個畢業(yè)設計的過程中，也得到了指導老師-老師和其他同學的大力支持和幫助，在查找資料的時候，老師和同學也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過我的

32、老師和同學表示最衷心的感謝！同時在學校幾年的學習里，各位老師和同學對我的栽培和照顧表示感激！</p><p><b>　　主要資料</b></p><p>　　1.《數控機床的構造》主編c[/eV8N;?n6@ s4?_：蔡厚道　出 版 社：北京理工大學出版</p><p>　　2.《機床數控原理與系統(tǒng)》主編：王潤孝 出 版 社：西北工業(yè)

33、大學出版</p><p>　　3.《機床數控技術基礎》主編：王侃夫 出 版 社：機械工業(yè)出版社</p><p>　　4.《數控機床電氣控制》主編：楊克沖 出 版 社：華中科技大學出版</p><p>　　5.《常用低壓控制電器》主編：閆和平 出 版 社：化學工業(yè)出版社</p><p>　　6.《電氣控制與PLC原理及應用》主編：李道霖 出版社

34、：電子工業(yè)出版社</p><p>　　7.《可編程控制器原理及應用》主編：李麗 出 版 社：機械工業(yè)出版社出版</p><p>　　8.《數控機床及應用》主編：李佳 出 版 社：清華大學出版社</p><p>　　9.《數控機床的故障診斷與維護》主編：劉豫喜 出 版 社： 南京大學出版</p><p>　　10.《數控機床故障診斷與維修技術》