畢業(yè)設計--數控機床潤滑系統(tǒng)的設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計</p><p>　　題 目：數控機床潤滑系統(tǒng)的設計 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　潤滑系統(tǒng)是一種被廣泛應用于各種自動化機械、儀器和操縱控制裝置中的保護系統(tǒng)。潤滑系統(tǒng)之所以得到如此廣泛的應用，主要是由于機械儀器

2、之間的摩擦過于損壞機械本身，潤滑系統(tǒng)能幫助保護以至于不造成太大的損壞。</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

3、造成浪費。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。 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控。 </p><p>　　關鍵詞：儀器、操縱控制裝置、潤滑系統(tǒng)</p>

4、;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Lubrication system is a widely applied in all kinds of automated machinery, instruments and control device of protection system. Lubrication system is got s

5、uch a wide range of applications, is mainly because of the friction between mechanical devices are too damaged mechanical itself, lubrication system can help protect so as not to cause too big damage. </p><p&g

6、t;　　Lubrication system design and machine commissioning and maintenance, to improve the machining precision machine tools, prolong service life and so on, all have very important role. But in the lubricating system of el

7、ectrical control, still exist in the following problems: one is the lubrication system working condition monitoring. CNC machine control system in general only a tank oil noodles monitoring, in case oil-supplied insuffic

8、ient, and for lubrication system easy appear oil, fuel blockage </p><p>　　Keywords： instrument、 the control device、lubrication syste</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 數控機

9、床概述1</p><p>　　第一節(jié) 數控機床的特點1</p><p>　　第二節(jié) 數控機床的組成和工作原理2</p><p>　　第二章 數控機床的分類3</p><p>　　第一節(jié) 按加工工藝方法分類3</p><p>　　第二節(jié) 按驅動裝置的特點分類3</p><p>　　第三

10、章 機床結構的發(fā)展6</p><p>　　第一節(jié) 數控機床的發(fā)展6</p><p>　　第二節(jié) 自適應控制6</p><p>　　第四章 數控機床潤滑系統(tǒng)控制的改進7</p><p>　　第一節(jié) 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控7</p><p>　　第二節(jié) 潤滑時間及潤滑次數的控制7</p><

11、p>　　第三節(jié) 潤滑報警信號的處理8</p><p>　　第五章：汽油發(fā)動機潤滑系統(tǒng)故障處理9</p><p>　　第一節(jié) 機油報警燈亮,機油壓力過低9</p><p>　　第二節(jié) 車輛機油消耗過大9</p><p><b>　　結束語10</b></p><p><b>

12、;　　謝 辭11</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p>　　第一章 數控機床概述</p><p>　　第一節(jié) 數控機床的特點</p><p>　　一、數控機床的加工特點</p><p>　　數控機床的加工有以下幾方面的優(yōu)點。</p>

13、<p>　?。?）適應性強。適應性即所謂的柔性，是指數控機床隨生產對象變化而變化的適應能力。</p><p>　?。?）精度高，質量穩(wěn)定。數控機床是按數字形式給出的指令進行加工的，一般情況下工作過程不需要人工干預，這就消除了操作者人為產生的誤差。在設計制造數控機床時，采取了許多措施，使數控機床的機械部分達到了較高的精度和剛度。</p><p>　?。?）生產效率高。零件加工所

14、需的時間主要包括機動時間和輔助時間兩部分。數控機床主軸的轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此數控機床每一道工序都可選用最有利的切削用量。</p><p>　?。?）能實現復雜的運動。</p><p>　?。?）良好的經濟效益。</p><p>　?。?）有利于生產管理的現代化。</p><p>　　二、數控機床的使用特點</p>

15、;<p>　　(一)數控機床對操作維修人員的要求</p><p>　　數控機床采用計算機控制，驅動系統(tǒng)具有較高的技術復雜性，機械部分的精度要求也比較高。因此，要求數控機床的操作、維修及管理人員具有較高的文化水平和綜合技術素質。</p><p>　　數控機床的加工是根據程序進行的，零件形狀簡單時可采用手工編制程序。當零件形狀比較復雜時，編程工作量大，手工編程較困難且往往易出錯，

16、因此必須采用計算機自動編程。</p><p>　　(二)數控機床對夾具和刀具的要求</p><p>　　數控機床的刀具應該具有以下特點：</p><p>　?。?）具有較高的精度、耐用度，幾何尺寸穩(wěn)定、變化小。</p><p>　?。?）刀具能實現機外預調和快速換刀，加工高精度孔時要經試切削確定其尺寸。</p><p>

17、;　?。?）刀具的柄部應滿足柄部標準的規(guī)定。</p><p>　?。?）很好地控制切屑的折斷和排出。</p><p>　?。?）具有良好的可冷卻性能。</p><p>　　第二節(jié) 數控機床的組成和工作原理</p><p>　　如圖1-1所示，數控機床由程序編制及程序載體、輸入裝置、數控裝置（CNC）、伺服驅動及位置檢測、輔助控制裝置、機床本體

18、等幾部分組成。</p><p>　　1-1圖數控機床的基本結構</p><p>　　一、程序編制及程序載體</p><p>　　數控程序是數控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件坐標系在機床坐標系上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數以及輔助裝置的動作等。得到零件

19、的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息后，用由文字、數字和符號組成的標準數控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數控程序單。編制程序的工作可由人工進行；對于形狀復雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（APT）或CAD/CAM設計。</p><p><b>　　二、輸入裝置</b></p><p>　　輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數控代

20、碼傳遞并存入數控系統(tǒng)內。根據控制存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數控系統(tǒng)；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網絡通信方式傳送到數控系統(tǒng)中。</p><p><b>　　三、數控裝置</b></p><p>　　零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中

21、必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數據，不能滿足要求，因此要進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數據點的密化”，求出一系列中間點的坐標值，并向相應坐標輸出脈沖信號，控制各坐標軸（即進給運動的各執(zhí)行元件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。</p><p>　　第二章 數控機床的分類</p><p>

22、;　　數控機床的品種很多，根據其加工、控制原理、功能和組成，可以從以下幾個不同的角度進行分類。</p><p>　　第一節(jié) 按加工工藝方法分類</p><p>　　1．金屬切削類數控機床</p><p>　　在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數控銑床基

23、礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。</p><p>　　2．特種加工類數控機床</p><p>　　除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用于數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等

24、。</p><p>　　3．板材加工類數控機床</p><p>　　常見的應用于金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。</p><p>　　第二節(jié) 按驅動裝置的特點分類</p><p>　　1.開環(huán)控制數控機床</p><p>　　圖2－1所示的為開環(huán)控制數控機床系統(tǒng)框圖。</p>

25、<p>　　圖2-1開環(huán)控制數控機床的系統(tǒng)框圖</p><p>　　這類控制的數控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經驅動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息

26、流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數控機床。</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)的數控機床結構簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。</p><p>　　2．閉環(huán)控制數控機床</p><p>　　從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精

27、度高。圖2-2所示的為閉環(huán)控制數控機床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。</p><p>　　圖2-2閉環(huán)控制數控機床的系統(tǒng)框圖</p>

28、;<p>　　3．半閉環(huán)控制數控機床</p><p>　　半閉環(huán)控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數控裝置中去，并對誤差進行修正。圖2-3所示的為半閉環(huán)控制數控機床的系統(tǒng)框圖。圖中Ａ速度傳感器、Ｂ角度傳感器。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作臺的

29、實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。</p><p>　　圖2-3半閉環(huán)控制數控機床的系統(tǒng)框圖</p><p>　　4．混合控制數控機床</p><p>　　混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式：</p><p>　?。?）開環(huán)補償型。圖2-4為開環(huán)補償型控制方式。</p><p>　　圖2-4開環(huán)補償型控制方

30、式</p><p>　　圖2-5半閉環(huán)補償型控制方式</p><p>　　（2）半閉環(huán)補償型。圖2-5為半閉環(huán)補償型控制方式。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中Ａ是速度測量元件（如測速發(fā)電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。</p><p>　　第三章 機床結構的發(fā)展<

31、;/p><p>　　第一節(jié) 數控機床的發(fā)展</p><p>　　繼數控加工中心出現之后，又出現了由數控機床、工業(yè)機器人（或工件交換機）和工件臺架組成的加工單元，工件的裝卸、加工實現全自動化控制，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1加工單元示意圖</p><p>　　為實現工件自動裝卸，以鏜銑床為基礎的數控加工中心可使用兩個可交換工作臺。

32、一個工作臺加工工件時，另一個工作臺由工人裝夾待加工的工件，在計算機控制下，自動地把待加工工件送去加工，并自動卸下加工好的工件，工件由自動輸送車搬運，如果這種加工中心有較多的交換工作臺，便可實現長時間無人看管加工。</p><p><b>　　第二節(jié) 自適應控制</b></p><p>　　閉環(huán)控制的數控機床，主要監(jiān)控機床和刀具的相對位置或移動軌跡的精度。數控機床嚴格按

33、照加工前編制的程序自動進行加工，但是有一些因素，例如，工件加工余量不一致，工件的材料質量不均勻，刀具磨損等引起的切削的變化，以及加工時溫度的變化等因素，在編程序時無法準確考慮，往往根據可能出現的最壞情況估算，這樣就沒有充分發(fā)揮數控機床的能力。如圖3-2是自適應控制結構框圖。其工作過程是通過各種傳感器測得的加工過程參數的變化信息，并傳送到自適應控制器，與預先存儲的有關數據進行比較分析，然后發(fā)出校正指令送到數控裝置，自動修正程序中的有關數據

34、。</p><p>　　圖3-2自適應控制結構框圖</p><p>　　第四章 數控機床潤滑系統(tǒng)控制的改進</p><p>　　第一節(jié) 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控</p><p>　　圖4-1潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控</p><p>　　如圖4-1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

35、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>　　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PMC系統(tǒng)的輸入信號，一旦潤滑泵出現過載，PMC系統(tǒng)即可檢測到并加以處理，使機床立即停止運行。 </p><p>　　油面檢測 潤滑

36、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。</p><p>　　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。</p><p>　　第二節(jié) 潤滑時間及潤滑次數的控制</p><p>　　為

37、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><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、</p>&l

38、t;p>　　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)×

39、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)中提供了相應的參數，便于機床制造商通過PMC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

40、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>　　第三節(jié) 潤滑報警信號的處理</p><p>　　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)

41、擴大。</p><p>　　油面過低 以往習慣的處理方法是將“ 油面過低”信號與“ 壓力異常”報警信號歸為一類，作為緊急停止信號。一旦PMC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“ 壓力異常”的情況不同，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。</p><p>　　第五章：汽油發(fā)動機潤

42、滑系統(tǒng)故障處理</p><p>　　第一節(jié) 機油報警燈亮,機油壓力過低</p><p>　　1.機油油面過低。需要添加機油,并檢查是否有密封不嚴造成機油泄漏;</p><p>　　2.機油限壓閥彈簧失效,必須清除閥門上的雜質,清洗機油泵,更換彈簧;</p><p>　　3.機油泵轉速過慢或間隙過大,不能提供足夠的潤滑油。</p>

43、<p>　　4.機油過熱,粘度過稀。需要檢查是否使用了合適粘度的潤滑油,同時水溫過熱對此影響也很大,尤其是夏季高溫下長時間怠速或爬坡,此時因車速較慢,冷卻效果差,發(fā)動機溫度容易過高。</p><p>　　5.軸瓦磨損。軸瓦磨損造成了機油通過間隙被泄壓,造成機油壓力低。常見于剛大修完或較舊的車輛。</p><p>　　第二節(jié) 車輛機油消耗過大</p><p&g

44、t;　　1.發(fā)動機各密封面和油封損壞,將造成潤滑油的滲漏。一旦滲漏發(fā)生,在發(fā)動機外部就可以觀察到。如排氣管冒蘭煙,則是潤滑油進入燃燒室被燒掉。潤滑油可以通過三個途徑進入燃燒室:</p><p>　　(1)導管與氣門桿之間--二者之間發(fā)生磨損,間隙過大,在進氣行程時,氣門罩中的潤滑油滴就會沿間隙進入燃燒室;如發(fā)生這一故障或擴大了氣門導管孔徑,應選配大一號氣門氣門桿的進氣門。</p><p>

45、　　(2)氣門擋油圈失效,不能有效組織機油通過氣門進入燃燒室。</p><p>　　(3)活塞環(huán)與氣缸壁磨損過大,油環(huán)刮油作用減弱,使機油進入燃燒室。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　數控機床采用計算機控制，驅動系統(tǒng)具有較高的技術復雜性，機械部分的精度要求也比較高。在潤滑系統(tǒng)的電氣控制方面，仍存在以下問題：一是潤

46、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，容易造成浪費。</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&

47、gt;<p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　大學生活一晃而過，回顧走過的歲月，心中倍感充分，當我寫完這篇結業(yè)論文的時候，有一種如釋重擔的感覺患上，感嘆良多。 </p><p>　　起首誠摯的感激我的論文引導教員在忙碌的講授工作中擠出時間來檢查核對、修改我的論文還有教過我的所有教員們，你們嚴密謹慎過細、認認真真的作風一直是我學習的模范；

48、她們諄諄教導的輔導和不拘泥一格的思緒賜與我無盡的啟示。 </p><p>　　感激三年中陪伴在我身旁的同學，感激他們?yōu)槲姨岢龅挠泻锰幍奶嶙h和意見，有了他們的支持、鼓動勉勵和幫忙，我才能充分的渡過了三年的學習生活。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．方沂.《數控機床編程與操作》北京：國防工業(yè)出版社，1999年