数控机床润滑系统控制的改进

-1-目录摘要………………………………………………………………………01.数控机床的介绍1.1数控机床的概述………………………………………………11.2数控机床的组成……………………………………………11.3数控机床加工的工作原理……………………………………51.3.1数控机床加工的工作原理…………………………………51.3.2数控装置控制过程…………………………………………61.4典型的数控控制系统的分类………………………………61.4.1数控系统的概述……………………………………………71.4.2数控系统的分类……………………………………………81.4.3机床常用的数控系统………………………………………92.数控机床的润滑系统控制原理2.1润滑系统概述………………………………………………112.1.1润滑系统简介………………………………………………112.1.2润滑剂的介绍及分类………………………………………122.1.3设备润滑的意义……………………………………………132.2润滑的作用及分类…………………………………………132.2.1润滑的作用…………………………………………………132.2.2润滑的系统分类……………………………………………142.3数控机床中典型的润滑系统的工作原理…………………15-2-3.数控机床润滑控制系统的现状3.1润滑技术的发展趋势及其进展…………………………………183.1.1润滑技术的新进展……………………………………………183.1.2润滑技术的发展趋势…………………………………………193.2机床润滑的特点…………………………………………………213.3润滑系统的一般故障的原因……………………………………224.数控机床的润滑控制系统的改进4.1机床润滑剂性能的要求………………………………………244.2润滑油中添加剂的分类和作用…………………………………254.2.1润滑油中添加剂的作用………………………………………254.2.2润滑油中添加剂的分类和性能………………………………264.3机床润滑系统的选择……………………………………………284.4润滑装置该如何改进……………………………………………294.5润滑系统工作状态的监控……………………………………304.6润滑时间及润滑次数的控制…………………………………304.7润滑报警信号的处理………………………………………32结论……………………………………………………………………33参考文献………………………………………………………………34-0-摘要润滑系统是向机器或机组的摩擦点供送润滑剂的系统，包括用以输送、分配、调节、冷却和净化润滑剂以及其压力、流量和温度等参数和故障的指求、报警和监控的整套装置。在润滑工作中，根据各种设备的实际工况，合理选择和设计其润滑方法、润滑系统和装置，对保证设备具有良好的润滑状况和工作性能以及保持较长的使用寿命，具有十分重要的意义。关键词：数控机床、数控系统、润滑系统、集中润滑、润滑剂。-1-第一章数控机床的介绍1.1数控机床的概述数字控制机床（NumericallyControlledMachineTool）简称数控机床。随着电子技术的发展，数控机床采用了计算机数控（ComputerizedNumericalControl）系统，因此也称为计算机数控机床或CNC机床。在传统机械制造业中，批量产品的生产采用了自动机床、组合机床和专用生产线，这种高效设备在汽车、发动机等行业得到了广泛的应用。但是在机械制造业中单件、小批量生产约占机械加工总量的80%一上，尤其是造船、航天、机床、重型机械以及军工行业，其特点是加工批量小、改型频繁、零件的形状复杂而且加工精度高。如果使用一次性投资高，并且在生产中需要经常更换工装的专用生产线来生产这类零件显然很不适合。数控机床就是为了解决多品种、小批量零件的自动化生产而诞生出来的一种灵活、通用、自动化的机床。他最早应用于军工行业，用来加工直升飞机叶片检查样板，经过几年的研究和推广应用后，在机械制造业中加工复杂零件曲面方面发挥了重要作用。目前，在机械制造业中，数控机床有取代常规机床的趋势。数控机床使用了计算机信息处理、自动化控制等先进的工业技术，使得数控机床在现代制造业中具有常规机床所无法比拟的优势。其具体的特点包括以下几个方面：1.对加工对象的适应性强2.加工精度高3.生产效率高4.操作者劳动强度低5.经济效益好6.便于生产管理现代化1.2数控机床的组成数控机床按照事先编制好的程序，由数控系统控制完成预定的运动轨迹和辅助动作。它大体可分为控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体。其中控制介质可分为程序载体和输入装置，数控装置又大体包括CNC单元、伺服系统、信息反馈装置三类。下图1-1所示为数控组成图：-2-图1-11.输入输出装置操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键阵列/显示器。控制介质人与数控机床之间建立某种联系的中间媒介物就是控制介质，又称为信息载体。常用的控制价质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。人机交互设备数控机床在加工运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干预，对输入的加工程序进行编辑修改和、调试，对数控机床运行状态进行显示等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。具有人机联系功能的设备统称人机交互设备。常用的人机交互设备有键盘、显示器、光电阅读机等。通讯现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：①串行通讯（RS-232等串口）②自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）③网络技术（internet，LAN等）。DNC是DirectNumericalControl或DistributedNumericalControl英文一词的缩写，意为直接数字控制或分布数字控制。2.计算机数控（CNC）装置数控装置是数控机床的中枢。CNC装置(CNC单元)组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。如下图1-2所示：-3-图1-2CNC装置作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心。CNC装置的工作原理：它由信息的输入、输出和处理三部分组成，信息输入部分的功能是接受外来信息，包括：NC程序、PLC输入信号和面板操作信号等，是数控机床的基础信息。信息处理部分是指CPU，它将输入信息分类、处理，并发出控制信号到输出部分。信息输出部分与主轴系统、坐标轴伺服系统和PLC控制的辅助功能部件等连接，它将CPU的控制指令转换为各个功能部件能接受的控制信号，使其完成预定的控制功能，CNC单元的输入部分和输出部分同时进行。3.进给伺服驱动系统伺服系统用于完成坐标轴的驱动，是数控机床的重要组成部分。数控机床的伺服系统和常规机床的进给系统有着本质的区别：常规机床的进给系统只能传送恒定的驱动力和速度，不能接受随机信号对其进行修正伺服驱动系统是一个完整的控制系统它由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。伺服驱动的作用，是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺动电动机的大功率信号。常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。根据-4-接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。步进电动机采用脉冲驱动方式，交、直流伺服电动机采用模拟式驱动方式。伺服系统性能的高低会直接影响数控机床加工的速度、位置精度及加工的形状精度。在使用较多的交流伺服系统中，一些制造商已经在伺服系统内部设置了提高控制精度和防止产生机械振动的电路和控制软件，在机床安装调试时伺服系统可以自动进行过程均衡。4.机床电气控制机床电气控制包括两个方面，可如图所示箭头所指的内容。PLC（可编程的逻辑控制器）用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，而机床I/O电路和装置则是用来实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；如下图1-3所示：图1-35.测量装置数控机床中的反馈系统的工作，反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误-5-差。测量装置安装在数控机床的工作台或丝杠上，按有无检测装置，CNC系统可分为开环和闭环系统，而按测量装置安装的位置不同可分为闭环与半闭环数控系统。开环控系统无测量装置，其控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精度取决于测量装置的精度。因此，检测装置是高性能数控机床的重要组成部分。6.机床本体数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如工作台、拖板及其传动部件，床身、立柱等支承部件；此外，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。数控机床的加工能力和加工精度取决于机床本体的机械强度和刚性，高性能的数控系统必须有高性能的机床本体才能发挥作用。数控系统、液压系统和气压系统等均以机床本体为控制对象。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。数控机床是高精度和高生产率的自动化加工机床，与普通机床相比，应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦因数要小，进给传动部分之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性、减小热变形、提高精度的设计措施。辅助控制装置包括刀库的转位换刀、液压泵、冷却泵等控制接口电路。近年来，在新型精密数控机床上为减少热变形对机床加工精度的影响，一部分数控机床制造商使用热伸长系数较小的非金属混合材料（如：人造花岗岩）制造数控机床的床身。这项技术使机床基础件的制造难度降低，机床使用中不均匀热变形的影响减小，同时也提高论文机床的抗震性。在数控机床上使用伺服系统控制进给运动，使得机械传动结构更为简单，但是机械运动部件的制造精度要求更高。1.3数控机床的工作原理1.3.1数控机床加工的工作原理在数控机床上加工零件通常需要一下几个步骤：（1）制定工艺规程，编制NC加工程序。根据零件的特征确定几何要素加工所-6-需的刀具和切削用量，复杂曲面需要使用CAM等自动编程软件自动生成程序。（2）将NC程序通过输入装置传输到数控机床的CNC系统。（3）CNC系统分析程序段，并按照要求将相应的指令、数值传送到各个坐标轴的伺服系统及机床强电控制系统。（4）伺服系统根据CNC发出的信号，驱动机床的运动部件，完成速度和位移要求，通过主运动和进给运动的配合加工出机械零件。（5）机床主运动和进给运动由位置编码器检测并反馈给数控系统。（6）机床辅助动作由数控系统的PLC直接控制。如下图1-4所示：图1-41.3.2数控装置控制具体过程数控装置根据程序的坐标代码，作插补运算并输出插补控制信号，插补控制信号控制伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动，从而确定了机床的进给运动的方向、速度、位移量。数控装置根据辅助机能代码输出辅助机能控制信号驱动强电控制装置，控制主运动部件的变速、换向和启停，控制刀具的选择和交换，控制冷却、润滑的启停，控制工件和机床部件的松开和夹紧，控制分度工作台的转位等辅助机能。1.4典型的数控控制系统的分类-7-1.4.1数控系统的概述数控机床能够按照预定的工作程序自动运行，完全靠其上安装的数控系统对数控机床的运动部件作实时控制。数控系统性能的优劣决定了数控机床加工的效率、成型精度和运行的稳定性。数控系统的生