基于TSS的数控机床智能润滑控制功能的实现.pdf

第 5期 2 0 1 3年 5月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M o d ul a r M a c h i ne To o l＆ Au t o m a t i c M a nu f a c t u r i ng Te c hn i q ue No． 5 M a y 20 1 3 文章编号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 3 0 5 0 0 5 20 3 0 基于 T S S的数控机床智能润滑控制功能的实现 尤东升 江 苏信 息 职业 技术 学 院 机 电工程 系 ， 江 苏 无锡 2 1 4 1 5 3 摘 要 文章 利 用数控 机床 信号 采集 、 温度 传 感数 据 双 向传 输 、 梯 形 图设 计和 宏 程 序 引 导等 方 法 ， 阐述 了一 种拥 有 温度传 感 系统 的智能 润 滑控 制 功 能 的 实现 方 法 。 它不仅 可 以 弥补 中低 端数 控 机 床 在 设 备保 护功 能和 免 维护功 能方 面的 不足 ， 而且 能增进 加 工 的 多样 化 。 最终 论 文通 过分 析 不 同润 滑模 式 下润 滑 油压 力与 温度 等要 素之 间的 关 系， 得 出该 功 能在 润滑 中油压稳 定 和 温度 控 制符 合要 求。 该功 能具 备 四种模 式 ， 通过数 控机 床操 作 指 令 即 可 实现 该 功 能 的运 用 。它 操作 简单 实用 ， 具 有 重要 的理 论 意义 和极 大的应 用价 值 。 关键 词 数控机 床 ； F A N U C； 温度 传感 ； 润 滑 ； 宏 程序 中图分 类号 T H1 6 ； T G 6 5 文 献标识 码 A ’I l h e Ac hi e ve me nt o f I nt e l l i g e nt Lubr i c a t i o n Co nt r o l Fun c t i o n O f C C M a c hi n e Too l s Ba s e d o n TS S YOU Do n g s h e n g De p a r t me n t o f Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l En g i n e e r i n g ，J i a n g s u C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n T e c h n o l o g y ，Wu x i J i a n g s u 2 1 41 5 3，C h i n a Abs t r a c t Th e us e o f CNC ma c h i n e t o ol s s i g n a l a c q u i s i t i o n，t wo wa y t r a ns mi s s i o n of t he t e mp e r a t ur e s e n s o r d a t a，t h e l a d d e r d e s i g n a n d ma c r o p r o gr a m g u i d e a n d o t h e r me t h o d s on t h e i mpl e me n t a t i o n o f a t e mpe r a t u r e s e ns i n g s ys t e m o f s m a r t l u b r i c a t i o n f u n c t i o n．I t i s n o t o n l y l o w e n d CNC ma c h i n e t oo l s c a n c o mp e ns a t e f o r d e f i c i e n c i e s i n e q u i p me n t pr o t e c t i o n f e a t u r e s a n d ma i n t e n a n c e f r e e f un c t i o n，bu t a l s o e n h a n c e t h e d i v e r s i t y o f p r o c e s s i n g．Ul t i ma t e l y by a n a l y z i n g t h e d i f f e r e nt l u b r i c a t i o n mo de，t he r e l a t i o n s hi p b e t we e n t h e l u b r i c a t i n g o i l p r e s s ur e a nd t e mp e r a t u r e a n d o t h e r f a c t o r s ，t o d r a w t he f u n c t i o n i n t h e l ub r i c a t i o n i n a s t a b i l i z i n g e f f e c t o n o i l pr e s s u r e a n d c o n t r o l be a r i n gs a nd n u t s e a t t e mp e r a t u r e ．Th e f u n c t i o n ha s f o u r mo d e s，t h e us e o f CNC ma c h i n e o p e r a t i n g i n s t r uc t i o n s t o i mpl e me nt t h i s f e a t u r e ． I t i s s i mpl e a n d p r a c t i c a l ，h a s i mp o r t a n t t he o r e t i c a l s i gn i f i c a n c e a n d g r e a t v a l ue ． Ke y wo r ds CNC ma c hi n e t o o l s ；F ANUC ；t e mp e r a t u r e s e n s o r ；l u b r i c a t i on；ma c r o p r o g r a m 引言 国家装备制造业的快速发展， 使数控机床在企业 生产 中得 到 了广 泛 的应 用 。企 业 急需 在不 间 断、 大批 量 生产 中找 到快速 、 方便 、 低成 本 、 低 故 障率 的数控 机 床运行 维护 方法 ； 若 能 优 化升 级 称 之 为数 控 机 床 “ 供 血 ” 的润 滑油 循 环 系统 的工 作模 式 ， 使 之 能符 合 企 业 自身特有的加工条 件 ， 将有效 的降低设备 的故障率 ， 极 大 的提高数控机 床的加工效 率及其使用 寿命 。 早期这方面的研究工作主要集中于遗传算法的 模 型研 究 ， 润 滑 油 温 升 对 其 黏 度 与 轴 运 动 精 度 的 分 析 等方 面 。当前 ， 数控 机 床 还 是采 用 开 机 集 中 润 滑 、 运行间隔润滑 的工作模式 ， 对于润滑 系统监 测运行 控 制 的研究 及应 用几 乎空 白。 本 文提 出了一 种基 于 温度 传 感 系统 T e m p e r a t u r e S e n s i n g S y s t e m． T S S 的智能润 滑控 制 方 法。该 方 法 主 要针对 F A N U C系统的数 控机 床 ， 利 用 信号 采集 、 梯形 图设计 与宏 参数等 开 发手 段 ， 最 终 实现 了控 制方 法指 令化 。由操 作人员 即可根据加 工条件选择 四种 工作模 式 的任 一 中进行设定 ， 使得该功 能操 作简单实 用 “ 。 1 润滑控 制功能总述 润滑控 制模式将 根据 数控 编 程指 令参 数 的设 定 ， 首先 向可编程控 制器 发 出指 令信 号 ， 然 后 由可 编程 控 制器控 制润滑 系统 的运行 方 式 ， 最 终 实现数 控 加工 的 可调式 润滑 。四种润滑模式设 计如表 1 所 示 。 智 能模 式 中基本 模 式可 以通 过参 数 进 行 选 择设 定 ， 通过对轴承座和丝杠螺母座 的温度 T a 监控来 控制润滑时 间。当监控对象温度超过警戒值 T m 后 ， 智能模式启动； 当监控对象温度 比警戒值低 T n c c 时， 进入其他模式 。特殊情况润滑油温度 大于等于 T m T n 时 ， 系统 报警提 示请 给润 滑 油降温 。 收稿 日期 2 0 1 21 02 3 ； 修 回日期 2 0 1 21 1 2 7 作者简 介 尤东升 1 9 7 6 一 ， 男 ， 江苏 无锡 人， 江 苏信 息 职业技 术 学 院副教 授 ， 高级 工程 师 ， 硕 士 ， 研 究 方 向为数 控应 用技 术 ， E d b l 1 d b 1 6 3． c o rn 。 2 0 1 3年 5月 尤 东升 基于 T S S的数控机 床 智能 润滑 控制 功能 的实现 5 3 表 1润滑控 制模式描述 二进制信号 序号 模式 功能描述 模式代码 1 0 常规 机床原润滑 模式。 保 留设 1 O 0 0 模式 备原 T作模式 测试 2 全过程不 问断润滑模式 。 l 0 1 模 式 节油 轴运 动即开启润 滑， 轴停 止 3 2 1 0 模式 即停止润滑 。 智能 把 1或 3模式 作 为基 本模 4 式 ， 根据轴温 度监控 值 自动 3 1 1 模式 进行不 问断润滑 。 2 信 号 采 集 与 窗 口功 能 应 用 润滑 控制信 号 的逻 辑 关 系 主要 通 过梯 形 图 编制 来 实 现 。各润 滑模 式 的运 行 条 件通 过 译 码 电路 来 区 分， 运行条件的设定如图 1 所示 ； 输入信号 x， 输 出信 号 Y， 中间继 电器 R等 主要信 号设 定如 表 2所示 。 l_ _ _ 1 _ _ 一 S I Gl s I G O Go 0 5 4 ． 1 G0 o 5 4 ．0 S I G1 s I GO G0 0 5 4 ． 1 G o o 5 4 ．0 。_ _ _ _ s I G1 S I G o G0 0 5 4 ． 1 G 0 o 5 4 ．0 。_ _ Ro 4 2 0 ．0 M0DE0 R0 4 2 0 ． 1 MODE 1 RO4 2 0 ．2 M0DE2 RO4 2 0 ． 3 n M0DE 3 模式1 模式2 模式3 模式4 图 1各 模 式 运 行 条 件 设 定 图 表 2输入／ 输 出 I ／ O 信号设置表 序号 信号名 释义 l X 8 ． 7 复位 2 X 5 ． O 手动润滑 3 X 5 ． 2 轴承座超温信号 4 X 5 ． 3 螺母座超温信号 5 X 5 ． 6 润滑泵短路或过载 6 X 5 ． 7 润 滑 油 不 足 7 A 2 ． O 润滑报警 2 0 0 0 8 A 2 1 润滑油温高报警 O 0 I 9 Y 5 ． 1 润滑泵启动 l 0 Y 5 ． 7 润滑报警灯 l 】 Y 5 ． 6 润滑油温报警灯 l 2 R 4 2 5 ． 1 5 S间隔润滑 1 3 R 4 2 5 ． 3 保持第一次 2 0 S后润滑 1 4 R 4 2 5 ． 5 开机第一次 润滑 2 0 S 1 5 R 4 2 5 ． 6 节油润滑条件 l 6 R 4 2 5 ． 7 智能润滑条件 图 1中 的 G 5 4 ． 0和 G 5 4 ． 1对 应 系 统 宏 变 量 1 0 0 0和 1 0 0 1 见 表 3所 示 ， 选 取 中 间继 电器 R 4 2 0 的低四位作 为模 式状 态信 号。下面根 据各 模式 要 求 ， 分别 进行 梯形 图 编制 与分析 说 明 。 2 ． 1 间隔润 滑模 式分 析 该模 式 引用 V MC 6 0 0加 工 中 心典 型 设 计 进 行 流 程说 明 ， 不作 更改 。流 程分 析如 图 2所 示 。 图 2 I司隔润 滑 流 程 图 2 ． 2润 滑泵启 动条 件设 计 下 面润滑 泵 启 动 信 号 Y 5 ． 1前 为 四种 润 滑 模 式 的条 件设 定 ， 其 中 R 4 3 5 ． 6为 节 油 模 式 条 件 ， R 4 3 5 ． 7 为智能模式条件。信号 Y 5 ． 7为润滑油液面低报警。 A 2 ． 0 ／ 2 ． 1为报警信息寄存 器， 分别 为润滑泵短路过 载报 警 和测 量 介 质 温 度 报警 2 0 0 0 温 高 。 见 图 3所 示 。 R ． 3 R0 1 R 0 0 xo ’ Y0 0 厂、 0 5 ／ ， 1 l l l l I＼ ／ 一 I 5 S MOD E0 RS T PU MP R0 4 2 5 ． 5 X0 0 0 0 ． 1 l ONC E 2 O S RE ADY RO 4 2 0 ． 1 M E l R R 0 4 z 0 s vE Mo I ID E 2 R 5 R o 4 2 0 3 I GI T M c I b E 3 x o 9 P 5 R o { 2 5 1 Y 0 0n 0 5 l l l 5 S LUBI AMI x o P p 5 ～ A 0 0n0 “2 ．o AI A R 厂 M 1 x 0 9 0 A 。 。 ‘ AL A u RM X0 0 0 5 ． 3 l 图 3启 动润 滑泵 梯 形 图 2 ． 3节油 润滑 模式 设计 本 模 式采 用 各 轴 运 动 信 号 为 条 件 ， 轴 运 动 则 润 滑 ， 轴 停止 则 润 滑 也 停 止 。模 式 对 应 条 件 控 制 信 号 R 4 3 5 ． 6 ， 润滑 泵选 通 信 号 为 R 4 2 0 ． 2 。本设 计 采 用 各 轴 分别 控制 润滑 ， 下 面列 出 轴控 制梯 形 图 R 1 0 0 ． 0 为 正向运动状态信号 ， R 1 0 2 ． 0 X负向运动状态信 号 ， 其 他轴 不再 累述 。对 应设 计如 图 4所 示 。 图 4 X轴 节 油 润 滑 模 式 梯 形 图 2 ． 4 智能调 节 润滑模 式设 计 数 控机床加工 时机械执行 部件最需要润 滑的部件 为各轴的轴承和滚珠丝杠的螺母座。如果不能取得有 效润滑， 这些部件会因为润滑条件变差 ， 而温度逐步升 高， 最终损坏。我们可以选用温度传感器 例如金属表