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1、20122012 届毕业设计届毕业设计 学 院： 机 电 工 程 专 业： 机电一体化技术 摘摘 要要机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题：一是润滑系统工作状态的监控。数控机床控制系统中一般仅设油箱油面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了
2、改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。 关键字：数控机床，润滑系统，关键字：数控机床，润滑系统，PLCPLC，故障分析，故障分析目 录第 1 章 引言.1第 2 章 数控机床的系统构成.2第 3 章 润滑的分类.33.1 单线阻尼式润滑系统.33.2 递进式润滑系.33.3 容积式润滑系统.4第 4 章 润滑系统的控制原理.54.1 电气控制原理.54.2 自动控制原理.6第 5 章 数控机床润滑系统的 PLC 控制.75.1 润滑 PLC 控制原理.75.2 润滑系统 I/O 地址分配.9第
3、6 章 润滑系统故障分析.106.1 润滑系统工作状态的监控.106.2 润滑时间及润滑次数的控制.106.3 润滑报警信号的处理.12结 语.13致 谢.14主要资料.15附 录.16引言引言众所周知，要使运动副的磨损减小，必须在运动副表面保持适当的清洁的润滑油膜，即维持磨擦副表面之间恒量供油以形成油膜。这通常是连续供油的最佳特性（恒流量），然而，有些小型轴承需油量仅为每小时 1-2 滴，一般润滑设备按此要求连续供油是非常困难的。此外，很多事实表明，过量供油与供油不足是同样有害的。例如：对一些轴承在过量供油时会产生附加热量、污染和浪费。大量实验证明，周期定量供油，既可使油膜不被损坏又不会产生
4、污染和浪费，是一种非常好的润滑方式。因此当连续供油成为不合适时可采用经济的周期供油系统来实现。该系统使定量的润滑油按预定的周期时间对各润滑点供油，使运动副均适合采用周期润滑系统来润滑机床润滑系统在机床整机中占有十分重要的位置，其设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。现代机床导轨、丝杆等滑动副的润滑，基本上都是采用集中润滑系统。集中润滑系统是由一个液压泵提供一定排量、一定压力的润滑油，为系统中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器将油按所需油量分配到各润滑点：同时，由控制器完成润滑时间、次数的监控和故障报警以及停机等功能，以实现自动润滑的目的。集
5、中润滑系统的特点是定时、定量、准确、效率高，使用方便可靠，有利于提高机器寿命，保障使用性能。第第 2 章章 数控机床的系统构成数控机床的系统构成数控机床一般是由数控装置（CNC）、数控辅助部件、输入输出设备、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器（PLC）及电气控制装置、机床本体及测量装置组成的，如图 2-1 所示图图 2-1 数控机床的硬件构成数控机床的硬件构成网络接口串口通 信CRT机床面 板键盘PLC数控 系统伺 服 单 元电气控制柜主轴 电机进给 电机测量装置机床本体刀库液压 装置气压 装置排屑 装置润滑 装置第第 3 章章 润滑的分类润滑的分类集中润滑系统按使用的润滑元件可
6、分为阻尼式润滑系统、递进式润滑系统和容积式润滑系统。3.1 单线阻尼式润滑系统单线阻尼式润滑系统此系统适合于机床润滑点需油量相对较少，并需周期供油的场合。它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到润滑点。一般用于循环系统，也可以用于开放系统，可通过时间的控制，以控制润滑点的油量。该润滑系统非常灵活，多一个润滑点或少一个都可以，并可由用户安装，且当某一点发生阻塞时，不影响其他点的使用，故应用十分广泛。图 3-1 所示为单线阻尼式润滑系统。3.2 递进式润滑系递进式润滑系递进式润滑系统主要由泵站、递进片式分流器组成，并可附有控制装置加以监控。其特点是能对任一润滑点的堵塞进行报警并终止运行，
7、以保护设备；定量准确、压力高，不但可以使用稀油，而且还适用于使用油脂润滑的情况。润滑点可达 100 个，压力可达 21MPa。递进式分流器由一块底板、一块端板及最少三块中间板组成。一组阀最多可有 8 块中间板，可润滑 18 个点。其工作原理是由中间板中的柱塞从一定位置起依次动作供油，若某一点产生堵塞，则下一个出油口就不会动作，因而整个分流器停止供油。堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于维修。图 3-2 所示为递进式润滑系统。3.3 容积式润滑系统容积式润滑系统该系统以定量阀为分配器向润滑点供油，在系统中配有压力继电器，使得系统油压达到预定值后发讯，使电动机延时停止，润滑油从定量分配器供给，系统通过
8、换向阀卸荷，并保持一个最低压力，使定量阀分配器补充润滑油，电动机再次起动，重复这一过程，直至达到规定润滑时间。该系统压力一般在50MPa 以下，润滑点可达几百个，其应用范围广、性能可靠，但不能作为连续润滑系统。图 3-3 容积式润滑系统第第 4 章章 润滑系统的控制原理润滑系统的控制原理机床润滑系统的控制分为两部分：电器控制和 PLC 自动控制。4.1 电气控制原理电气控制原理润滑系统电器控制图如图 4-1，通过控制交流接触器 KM1 来控制润滑电机主电源。经过 PLC 的自动控制来实现自动控制。图 4-1 润滑系统电器控制原理图QFFRKMM4.2 自动控制原理自动控制原理如图 4-2，为润
9、滑系统自动控制流程图。当系统准备好之后，CNC 发出信号，使得润滑系统开始工作，首次润滑 15s 后，电机停止工作运转准备电动机运行 20s压力开关 SP2接通电动机停止运行30min压力开关 SP2断开NY润滑油不足 SL 开关闭合M 过载 QF4 断开润滑故障报警NY图 4-2，为润滑系统自动控制流程图当压力开关 SP2 因压力降低而接通时，开始计时 30min,计时完成后，当压力开关 SP2 断开，润滑电动机再次工作 20S，并循环工作。QF4 为电动机过载保护开关，SL 为润滑油检测开关，当电动机过载或润滑油不足时则使系统发出报警信号。第第 5 章章 数控机床润滑系统的数控机床润滑系统
10、的 PLC 控制控制在数控系统中，大部分的自动控制都是通过 PLC 来实现的，润滑系统的控制也一样，通过 PLC 程序控制电机的工作。本节以 F21V-14 为例，讲述一下润滑系统 PLC 的控制。5.1 润滑润滑 PLC 控制原理控制原理如图 5-1，首先通过两个相互作用的时间继电器(T)，实现润滑工作时的间隙工作；再使用 PLC 准备好信号，使 XO 为 1，开始首次润滑；首次润滑结束后，当 SP 开关闭合时，中间继电器 M1 开始工作，使得润滑系统再次工作；20s 后使得时间继电器 T2 为 1，当 SP 开关断开时，中间继电器 M0 开始工作，使得时间继电器 T3 工作，延时 30mi
11、n 后时间继电器 T3 为 1，中间继电器 M1停止工作，所有的延时器都复位，当 SP 开关再次闭合时，中间继电器 M1 再次工作，由此实现了润滑系统的周期动作。然后再通过 SL，QF4 开关实现润滑系统的报警。并且使用 X3 实现润滑系统的手动控制。Y0M3X1Y0T2X0T1Y0Y0T1M0X1X0T1M1T3M2M1T2X1M2X0X3X2M0M2X2X0M2X3X2X3X2M0Y1M0 Y1Y5Y4Y3Y2M2M3T2.k18000M1T1.k200M0图 5-1 润滑系统 PLC 控制梯形图5.2 润滑系统润滑系统 I/O 地址分配地址分配如图 5-2，X0 为 PLC 准备好信号，X1 为 SP 压力检测信号开关，X2 为液面检测信号开关，X3 为 FR 电动机过载报警信号开关。Y1 为正常运行信号,Y2 为润滑油管道泄漏报警信号.Y3 润滑油管道堵塞报警信号,Y4 为润滑油油量不足信号。图 5-2 润滑系统 PLC 外部接线图X0X1X2X3ComFRSPSBY0Y2Y1ComY4Y3KA正常电动机过载油量不足堵塞HL2HL1HL0HL3+24VKALNKM压力检测液面检测PLC泄漏第
