機床潤滑系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)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(shù)控機床控制系統(tǒng)中一般僅設(shè)油箱油面監(jiān)控，以防供油不足，而對潤滑系統(tǒng)易出現(xiàn)的漏油、油路堵塞等現(xiàn)象，不能及時做出反應(yīng)。二是設(shè)置的潤滑循環(huán)和給油時間單一，容易造成浪費。數(shù)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(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中，對潤滑控制部分進行了改進設(shè)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(jù)機床的工作狀態(tài)，自動調(diào)整供油、循環(huán)時間，以節(jié)約潤滑油。

1 潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)控

潤滑系統(tǒng)中除了因油料消耗，油箱油過少而使?jié)櫥�系統(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(shè)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。

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PMC系統(tǒng)的輸入信號，一旦潤滑泵出現(xiàn)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。
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(nèi)潤滑油會逐漸減少。如果操作人員沒有及時添加，當油箱內(nèi)潤滑油到達最低油位，油面檢測開關(guān)隨即動作，并將此信號傳送給PMC系統(tǒng)進行處理。
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(yù)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(xiàn)供油管路堵塞、漏油等情況，系統(tǒng)中的壓力就會顯現(xiàn)異常。根據(jù)這個特點，設(shè)計時在潤滑泵出口處安裝壓力檢測開關(guān)，并將此開關(guān)信號輸入PMC系統(tǒng)，在每次潤滑泵工作后，檢查系統(tǒng)內(nèi)的壓力，一旦發(fā)現(xiàn)異常則立即停止機床工作，并產(chǎn)生報警信號。

2 潤滑時間及潤滑次數(shù)的控制

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?shù)那鍧嵉臐櫥�油膜，即維持摩擦表面之間恒量供油以形成油膜。但是數(shù)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(jīng)濟也不合理。因為過量供油與供油不足同樣是有害的、會產(chǎn)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。

集中潤滑系統(tǒng)本身可以配置微處理器，專門用于設(shè)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(shè)計人員往往也借此來簡化自己的PMC程序。

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(diào)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(shù)控系統(tǒng)的機床中，通常通過控制潤滑泵工作的時間來調(diào)節(jié)提供的潤滑油量，但是，習(xí)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。

機床導(dǎo)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(dǎo)軌需要的潤滑油量與該導(dǎo)軌上的軸的移動距離有關(guān)。歐美生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)大多以行程量作為依據(jù)，來控制潤滑泵工作，間隙供油，并在系統(tǒng)中提供了相應(yīng)的參數(shù)，便于機床制造商通過PMC程序?qū)�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(shù)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(shè)計，讓控制系統(tǒng)能根據(jù)機床的具體工作情況自動調(diào)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。

現(xiàn)將潤滑泵的工作狀態(tài)分成三類，分別設(shè)置潤滑泵工作時間和頻率。

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(nèi)提供足夠潤滑油，使機床導(dǎo)軌上迅速形成一層油膜。潤滑泵運行時間由PMC程序中的TMRB指令設(shè)定。與TMR指令不同，由TMRB設(shè)定的時間，用戶不能隨意修改調(diào)整。
2. 加工運行階段 機床開機以后，經(jīng)過空載運行預(yù)熱后，進入穩(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(dǎo)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PMC程序中的TMR指令設(shè)定。TMR設(shè)定的時間參數(shù)，用戶可以在PMC數(shù)據(jù)窗口中根據(jù)需要適當調(diào)整。
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(yīng)減少，因此，需要及時調(diào)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，從而減少油品消耗。實現(xiàn)的關(guān)鍵是機床處于暫停狀態(tài)時，系統(tǒng)如何獲知。FANUC 0i數(shù)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(yīng)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(shè)計，PMC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TMRB指令設(shè)定，同樣，用戶不可以隨意修改這兩個時間參數(shù)。

3 潤滑報警信號的處理

1. 壓力異常 數(shù)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(xiàn)故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，潤滑系統(tǒng)內(nèi)的壓力就會突然下降或升高，此時應(yīng)立即強制機床停止運行，進行檢查，以免事態(tài)擴大。
2. 油面過低 以往習(xí)慣的處理方法是將“ 油面過低”信號與“ 壓力異�！眻缶�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(xiàn)象而造成“ 壓力異常”的情況不同，如果潤滑泵油箱內(nèi)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(xiàn)此現(xiàn)象后，控制系統(tǒng)應(yīng)及時顯示相應(yīng)的信息，提醒操作人員及時添加潤滑油。如果操作人員沒有在規(guī)定時間內(nèi)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(shè)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(nèi)油過少，不僅在操作面板上有紅色指示燈提示，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(nèi)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(nèi)添加足夠的潤滑油后，只需要按“循環(huán)啟動”按鈕，就可以解除此狀態(tài)，讓機床繼續(xù)暫停前的加工操作。

4 結(jié)語

數(shù)控機床電氣控制設(shè)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(yīng)不斷改進、完善產(chǎn)品的設(shè)計，減少機床出現(xiàn)故障的次數(shù)，提高產(chǎn)品的可靠性。