一种基于数控机床PLC的切削液断流水泵防护方案.pdf

2 0 1 2年 7月 第4 0卷 第 l 4期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAUL I CS J u 1 ．2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 1 4 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 1 4 ． 0 4 7 一 种基于数控机床 P L C的切削液断流水泵防护方案 韩加好 ，陈颖 连云港职业技术学院，江苏连云港 2 2 2 0 0 6 摘要在数控加工中，切削液断流的原因是切削液不足水泵空转或管路堵塞泵电机堵转。断流 3 0 s 以上，水泵空转会 造成机械磨损 ，堵转会造成电机烧损。设计一套切削液断流时水泵的防护方案，在切削液出口附近加装流量开关 ，当切削 液断流时，开关接通2 4 V信号到数控机床的 P L C从而实现断流防护。对机床已有的 P L C程序进行修改，使程序扫描到流 量开关断流输入信号并持续 1 5 S 后 ，即控制产生报警 ，同时关闭泵马达电机，实现安全防护。 关键词水泵；断流防护；数控机床 中图分类号T G 6 5 9 文献标识码B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 1 41 3 6 3 切 削液功能是金属切削机床的基本功能 ，数 控机 床经常处于高速加工状态，对加工时实现工件和刀具 冷却润滑的切削液供给提出了更高要求。在数控加工 中，经常要求切削液水泵长时间连续工作不停机。随 着制造业的壮大和产品质量的不断提高，切削液水泵 及电机本已能够胜任这种高强度长时间的工作，但是 在实际使用中 ，经常会 出现切 削液 断流 的情况 ，造成 水泵损坏 ，给生产加工带来 损失 。 1 切削液断流造成的危害 1 ． 1 切 削液 断流 的原 因 1 切削液不足，泵空转造成断流。在加工中， 由于切削液 的损耗 ，造成切削液不足 ，不 能维持加工 时的正常循环。 2 切削液不干净，泵堵转造成断流。数控加工 中切削液一般都是循环利用的 ，长时间使用的切削液 如果没有及 时更 换 ，或 者加工 时有切 屑等杂 质混 入 ， 都会使切 削液变脏 ，严重时会造成马达泵入切削液处 或输送管路和阀门堵塞 ，从而造成泵电机堵转。 1 ． 2 切 削液 断流造 成 的危 害 1 泵机械磨损 在无 液体可泵取的情况下 ，长时 问使水泵处于空 转和叶轮干磨状态 ，造成泵体严重磨损 、机械密封副 损坏。 2 水泵烧损 马达电机堵 转时 ，电流会 急剧 增大 ，线 圈发热 ， 持续一段时间可能会烧坏电机。 3 工件 和刀具损坏 切削液不足会增大刀具与工件间的摩擦 ，加大工 件摩擦部位的表面温度和刀具磨损 ，严 重影 响工件表 面质量和尺寸精度，降低刀具寿命。在数控磨床上， 切削液不足必 然造成 工件烧伤 ，在线切割机床上会产 生断丝 ，在数 控电火 花加工 时，切削液不足甚至会发 生起火等重大事故。 2 切削液断流水泵防护方案 2 ． 1 方 案 总体 思路 切削液断流时喷头处无切削液流出 ，故 可以考虑 在近喷头处加装流量开关 ，用流量 开关来感 知切 削液 断流 的状态并接通信号 。数控 机床上具 备 P L C功 能 ， 可以利用 已有 的 P L C，将 2 4 V直流 电压 经流 量开 关 的常闭触点 接入 P L C，这样 ，当切削 液正 常流 动时 ， 流量开关无高电平进入 P L C，而断流时，高电平信号 经流量 开关 常闭触点进入 P L C 。对机床已有 P L C程序 进行适 当改编 ，主要是增加对流量开关断流信号 的处 理，便可实现检测到断流信号并延时后控制机床报 警 ，关 断泵电机。防护方案设计思路如 图 1 。 扫描 到断 流 信号 PLC I 延时确认断流信号 程 序广 l 产生泵电机断电信号 图 1 防护方案设计思路 2 ． 2流量开关的选用与安装 可 以选用简单的机械式流量开关 ，目前一般的机 械式 流量 开关都 能够满足在设 定流 量小 于 0 ． 5 L ／ m i n 的情况下 动作 ，合上其 常开触 头和 断开其 常 闭触 头 ， 故 在一般 的切削液使用场合 ，机械式流量开关都能满 足切削液断流检测控制 的要求 。流量开关上配有常 开 收稿 日期 2 0 1 1 0 51 0 作者简介韩加好 1 9 7 1 一 ，男，副教授，研究方向为数控机床故障诊断与维修 、C A D ／ C A M应用。Em a i l j i a h a o h a n y a h o o． e o m．c n。 第 1 4期 韩加 好 等 一种基于数控机床 P L C的切削液断流水泵 防护方 案 1 3 7 和常闭两 类触 头 ，在 该 方案 中，将 流 量 开关 的常 闭 触头串接在通入 P L C的2 4 V信号线路中，如图2所 示。当流量正常时，开关压下，其常闭触头断开 ，无 2 4 V信号 断流信号进入 P L C；当流量小于调定 值时，开关回位 ，常闭触头接通 ，2 4 V信号 断流 信号 接入 P L C 。 PLC X7 ． 7 图2 断流信号经流量开关接人 P L C 流量开 关尽量装在靠 近切 削液 喷头 的 出液 部位 。 机床的切削液泵将切削液通过管道 ，最后由喷头输送 到加工区域。为便于调节切削液的流量和控制喷射方 向，输送管路的末端会用螺纹旋接一段软管 ，可在管 路末端 和软 管之间加装流量开关 ，使切削液流过流量 开关后 由喷头喷 出。 2 ． 3 P L C程序 编制要 点 2 ． 3 ． 1 多种工作状态 防护 切削液在 机床处 于手 动、手 轮、存储 器运行、 D N C、MD I 等方式下都可能使用，因此，切削液断流 保护必须保证在以上几种工作状态下 ，启动切削液功 能时都要进 行 。 2 ． 3 ． 2 准确报警，避免误动作 为防止 机床误动作 ，确保运行 的稳定性 ，一般应 在流量 开关 断流超过一个限定时 间后 ，系统开始 出现 报警信息并停止泵运行。要达到这个要求 ，除了要保 证流量开关的质量合格外，最重要的是必须在程序中 进行延 时控制处理 。 2 ． 3 ． 3 信息提示 明确 ，断电保护及 时 要编制好明确的简洁的信息，在断流报警时要保 证其显示 ，报警 同时程序要切断泵 的工作 ，达到防护 目的。 3 P MC程序 实例 3 ． 1 程序梯形图 从 目前 的数控 系统 来 看 ，几 大 系统 的 P L C都 能 够达到 以上所提 出的要求 。现 以一配 备 F A N U C系统 的数控铣床为例，实现防护功能的程序主体如图3所 示 程序 中省 略 实 现 Y 8 ． 1继 电 器线 圈得 电 触点 条 件 ，主要画出修改部分 ，不影响分析 。 段 1 段2 段3 段4 段5 R 6 00． 0 卜 R600． 1 TM R B SUB24 0 001 1 5000 R 60 0． 1 D A2 ． 1 _ _ l D IS P B。 l 3 0 图3 P MC防护程序主体 3 ． 2 程序 说 明 3 ． 2 ． 1 程序 中所用 的主要触点及线 圈 程 序中所用 的主要 触 点和线 圈 及其 用途 说 明见 表 1 。 表 1 程序中所用的主要触点和 线圈及 其用途 触点和线圈地址 信号用途 F3． 0． F 3． 2 F3． 3， V3． 4， F3 ．5 X1 1 ． 7 X7． 7 R 6 0 0 ． 0， R6 0 0 ． 1 R8． 0 Y8．1 A2．1 分别表示机床的手动、 手轮选通信号 分别表示存储器运行、 MD I 运行 、 D N C运行选通信号 机床面板上手动切削液打开按键信号 加装的流量开关断流信号 中间继电器信号 程序指令中 M 0 8的译码输出信号 切削液水泵电机得电信号 报警信息信号 预先从机床面板输入 1 0 0 5 N O c u t t i n g fl u i d 3 ． 2 ． 2 程序动作过程 程序段 1 当处在手 动状 态 或 手 轮 增 量 工 作 状 态 下 ， F 3 ． 0或 F 3 ． 2常开触点闭合，在此时按下面板上的冷 却液开按键 ，X l 1 ． 7常开触点 闭合 ；断流发生时 ，流 量开关信号接入 P M C，X 7 ． 7常开触头闭合 ，继电器 线 圈 R 6 0 0 ． 0得 电。 当处在存储器运行、MD I 或 D N C工作状态下 ， 1 3 8 机床与液压 第 4 0卷 F 3 ． 3 、F 3 ． 4或 F 3 ． 5常开触点闭合 ，在此时程序指令 中执行 M 0 8指令 ，则 R 8 ． 0常开触点闭合 ；断流发生 时，流量开关信号接入 P M C，X 7 ． 7闭合，继电器线 圈 R 6 0 0 ． 0得电 。 程序段 2 R 6 0 0 ． 0线 圈得 电，致 使 其 常 闭 触 点 R 6 0 0 ． 0闭 合 ，固定 定 时 器 得 到 A C T信 号 ，在 延 时 1 5 0 0 0 m s 后 ，继 电器线 圈 R 6 0 0 ． 1 得 电。 程 序段 3 R 6 0 0 ． 1 线 圈得 电，致使 R 6 0 0 ． 1常开触 点 闭合 ， 则信息线 圈 A 2 ． 1 得 电，显示事 先 由机床 面板 输入系 统的报警信息。对于 F A N U C系统，信息取以信息号 1 0 0 0～1 9 9 9开头的信息，则可以在显示信息的同时， 使 C N C停止加工而出现报警屏。例如，此处 ，输入 的信息 可以为 “ 1 0 0 5 N O c u t t i n g fl u i d ” 。 程 序段 4 因为继电器线圈 R 6 0 0 ． 1 有 电，故此处 的 R 6 0 0 ． 1 常闭触点断开 ，输 出给切 削液水泵 电机控制线路 的继 电器线 圈 Y 8 ． 1 失 电，切削液水泵断 电停机 。 程序段 5 信息显示功能指令，保证 报警信息能够正常显 示 。 4结束语 在切削液断流保护方 案中引入流量开关 ，借用数 控机床本身 的 P L C来 实现 切削 液断 流保 护 ，在 数控 机床上简单易行，值得推广。方案对数控机床 P L C 的进一步开发利用及相关程序的编制有参考价值。 参考文献 i 【 1 】B E I J I N G - 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