数控机床自动润滑系统毕业设计.docx

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数控机床自动润滑系统毕业设计

江西城市职业学院

2011届毕业设计

题目：

数控机床自动润滑系统设计

分院：

机电工程学院

班级：

数控08—1班

学号：

4

学生姓名：

XXXX

起讫日期：

指导教师：

职称：

教研室主任：

审核日期：

数控机床自动润滑系统

摘要

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邮箱釉面监控，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，不能与时做出反应。

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的润滑，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。

数控机床中润滑系统为间歇供油工作方式。

因此，润滑系统中的压力采用定期检查方式，即在润滑泵每次工作以后检查。

如果出现故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，润滑系统内的压力就会突然下降或升高，此时应立即强制机床停止运行，进行检查，以免事态扩大。

油面过低以往习惯的处理方法是将“油面过低”信号与“压力异常”报警信号归为一类，作为紧急停止信号。

一旦PMC系统接收到上述信号，机床立即进入紧急停止状态，同时让伺服系统断电。

但是，与润滑系统因油路堵塞或漏油现象而造成“压力异常”的情况不同，如果润滑泵油箱内油不够，短时间不至于影响机床的性能，无需立即使机床停止工作。

但是，出现此现象后，控制系统应与时显示相应的信息，提醒操作人员与时添加润滑油。

如果操作人员没有在规定时间内予以补充，系统就会控制机床立即进入暂停状态。

只有与时补给润滑油后，才允许操作人员运行机床，继续中断的工作。

针对“油面过低”信号，这样的处理方法可以避免发生不必要的停机，减少辅助加工时间，特别是在加工大型模具的时候。

在设计时，我们将“油面过低”信号归为电气控制系统“进给暂停”类信号，采用“提醒——警告——暂停，禁止自动运行”的报警。

一旦油箱内油过少，不仅在操作面板上有红色指示灯提示，在屏幕上也同时显示警告信息，提醒操作人员。

如果该信号在规定的时间内没有消失，则让机床迅速进入进给暂停状态，此时暂停机床进行任何自动操作。

操作人员往油箱内添加足够的润滑油后，只需要按“循环启动”按钮，就可以解除此状态，让机床继续暂停前的加工操作。

该系统采用PLC进行控制。

正常情况下，按下启动按钮，润滑电动机M立即运行，20S后此时油压检测开关应该由断开变为闭合，之后润滑电动机立即停止运行。

当主轴电机运行时间累积达到30分钟时，管路油压要下降到使压力检测开关复位，这时润滑电动机要立即运行20S，开始增压，此后周而复始的运行。

当润滑系统发生管路泄露、堵塞、润滑电动机过载时，润滑电动机都要停止运行，并发出报警，报警的形式为发光二极管以0.6秒的间隔闪烁并驱动警铃报警，直到人工按复位按钮后报警才消失。

当油箱中润滑油不足时，由低液位检测开关对液面高度进行检测，这时主轴和润滑电动机都要停止，同时发光二极管一直常亮。

同时启动补给油箱对当前油箱进行加油，当液面到达高液位检测开关时停止补给。

关键词：

数控机床润滑系统PLC故障分析

ABSTRACT

Lubricationsystemdesignandmachinecommissioningandmaintenance,toimprovethemachiningprecisionmachinetools,prolongservicelifeandsoon,allhaveveryimportantrole.Butinthelubricatingsystemofelectricalcontrol,stillexistinthefollowingproblems:

oneisthelubricationsystemworkingconditionmonitoring.CNCmachinecontrolsystemingeneralonlyamailboxglazemonitoring,incaseoil-suppliedinsufficient,andforlubricationsystemeasyappearoil,fuelblockagephenomenon,cannotmaketimelyresponse.2itissettingoflubricationoilofcirculationandgivetimeonefold,easytocausethewaste.Ncmachinetoolsindifferentworkcondition,needlubricatingdoseisdifferent,suchasinthemachinetoolsuspendedstagethanprocessingstageneedlubricatingoilamounttolittle.Inviewoftheabovesituation,onthencmachine,electriccontrolsystemforlubricationcontrolpartswereimproveddesign,thetimemonitoringlubricationsystem,toensuretheworkingconditionsofthemachinemechanicalpartsgetgoodlubrication,andstillcanaccordingtomachineworkconditionandautomaticadjustmentoil-supplied,cycletime,soastosavethelubricatingoil.

Ncmachinetoolsinlubricatingsystemoftheintermittentoil-suppliedwaytowork.Therefore,inthelubricatingsystempressurebyregularexaminationway,namelythelubricationpumpeverytimeafterworkinspection.Ifthemalfunction,suchasoil,oilpumpfailure,fuelblockage,lubricationsystemofpressurewillsuddenlyslumpsorrise,atthistime,shouldnowmandatorymachinestoprunning,inspect,lestthingsexpand.Oilnoodlestoolowpasthabitsoftheprocessingmethodiswill"oilnoodlestoolow"signaland"abnormalpressure"alarmingsignalsintocategories,asanemergencystopsignals.OncePMCsystemtoreceivethesignal,themachineimmediatelyentertheemergencystopstate,whileallowingservosystempoweroutages.But,becauseoilandlubricationsystemcausedbyblockedorleakage"abnormalpressure"situationisdifferent,iflubricationpumpoiltankinsideshorttimeunaptinfluenceisinsufficient,theperformanceofthemachinetool,withoutimmediatemachinestopworking.But,appearthisphenomenon,controlsystemshouldbetimelyshowsthecorrespondinginformation,remindoperationpersonneltoaddlubricatingoil.Iftheoperatordoesnotwithinthetimespecified,compensatorysystemwillbecontrolledmachinetoolenteredimmediatelysuspendstate.Onlyaftertimelysupplylubricatingoilwillallowoperatorsoperatingmachine,continuetointerrupt.Inviewof"oilnoodlestoolow"signal,thetreatmentscanavoidunnecessarydowntime,reduceauxiliaryprocessingtime,especiallyintheprocessingoflargemould.Inthedesign,wewill"oilnoodlestoolow"signalsintoelectriccontrolsystem"feedingpause"kindsofsignal,adopting"remind-warning-timeout,prohibitautomaticoperation"ofalarm.Onceinsidethetankoiltoolittle,notonlyintheoperationpanelhaveredindicatorlighthint,onthescreenalsoshowsthewarningmessage,remindtheoperatingpersonnel.Ifthesignalwithintheprescribedtimenotdisappear,thenletmachinequicklywentintofeedsuspendedstate,whensuspendedmachinetoolanyautomaticoperation.Operatorstotankinsideaddenoughoil,onlyneedtopressthe"start"button,circulationcanterminatethestate,letthemachinecontinuetopausebeforeprocessingoperation.

ThissystemUSESPLCcontrol.Undernormalcircumstances,pressthestartbutton,lubricationmotorMimmediatelyafteroperation,athydraulictestingswitch20Sbydisconnectintoclosed,shouldstopimmediatelyafterlubricationmotorrunning.Whenspindlemotorrunningtimecumulationreach30minutes,hydraulicpipelinetodescendtomakepressuredetectingswitchresetswhenlubricationmotormustimmediately20S,startrunning,thereafterthecycleofoperationpressurization.Whenthelubricationsystemoccurredpipelineleak,jam,lubricationmotor,lubricationmotoroverloadwillstoprunningandalarmandalarmintheformofledsto0.6secondsofintervalanddrivethealarmflashingalarm,presstheresetbuttonuntilartificiallyafteralarmbeforeitdisappeared.Whenthetanklubricantinshortage,fromlowleveldetectionswitchtoliquidsurfaceheighttesting,whenspindleandlubricationmotorswillstop,andledshavebeenChangLiang.Andthelaunchofcurrentsupplytanktankbunkering,whentheliquidsurfacehighleveldetectionarrivewhenyoustopsupplyswitch.

Keywords：

CNCmachineLubricationsystemPLCFailureanalysis

一、绪论·················································

（1）

二、润滑系统的分类与其要求　······························

（2）

2.1润滑系统和方法的分类································

（2）

　　2.1.1分散性润滑系统　···································

（2）

　　2.2.2集中性润滑系统　···································

（2）

2.2润滑系统的选择原则···································（3）

2.3润滑系统的基本要求 ···································（4）

三、润滑系统的控制原理···································（4）

3.1电气控制原理········································（4）

3.2自动控制原理·······································（6）

四、数控机床润滑系统的PLC控制··························（7）

4.1可编程控制器PLC结构与其功能··························（7）

　　4.1.1PLC的简介　········································（7）

　　4.1.2PLC的硬件结构与其外部信息的转换　··················（7）

　　4.1.3数控机床PLC的功能　·······························（7）

4.2润滑系统PLC的梯形图··································（8）

4.3PLC的特点··········································（10）

五、润滑系统的工作监控与其故障分析····················（11）

5.1润滑系统工作状态的监控·····························（11）

5.2润滑时间与润滑次数的监控····························（11）

5.3润滑报警信号的处理··································（11）

5.4润滑系统的故障分析·································（12）

六、结　语·············································（13）

七、参考文献···········································（13）

八、谢辞···············································（13）

九、注释················································（14）

一绪论

随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。

因此，对制造机械产品的生产设备——机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。

中国的数控机床品种很全，市场需要的无论是车、铣、磨、特种加工，以与各种门类金属成型机床（重型、超重型）等等都有。

同时，中国的市场发展很快，需求量很大，中国机床产品就国内市场占有率而言，去年约为44.6%，工具产品市场占有率约为65%。

在综合规模和重点品种方面，中国都已进入到世界前几名。

就机床的品种，为适应用户行业多样化需求，整体来说中国有3500多个品种，其中数控机床有1500多种，这些数字在世界上来说是有地位的。

数控机床自上世纪50年代问世到现在的半个世纪中，数控机床的品种得以不断发展，几乎所有机床都实现了数控化。

目前，已经出现了包括生产决策、产品设计与制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem），以实现工厂生产自动化。

数控机床的应用领域已从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等机械制造行业，出现了金属成型类数控机床、特种加工数控机床，还有数控绘图机、数控三坐标测量机等。

控制系统是数控机床最重要的一环，目前中国的机床产业数控系统已经达到了世界同等水平，华中数控、凯奇、南京四开、北京航天、中国蓝天、广州数控等中国企业，不单成为西门子、法那科等一直垄断国际市场的中高档数控系统供应商在中国市场的竞争对手，而且已开始进入世界市场。

二润滑系统的分类与其要求

所谓润滑系统，指的是向润滑部位供给润滑剂的一系列的给油脂、排油脂与其附属装置的总称。

虽然润滑系统的设计要根据各种机械设备的特点和使用条件而定，但它总是由几种主要元件（如液压泵、油箱、过滤器、冷却装置、加热装置、密封装置、缓冲装置、安全装置、报警器等）所组成，可以根据机械设备的具体工况选择或设计出由各种元件组成的润滑系统。

按润滑剂的使用方式和情况分为分散润滑系统和集中润滑系统两大类。

2.1润滑系统和方法的分类

目前机械设备使用的润滑系统和方法的类型很多，通常可按润滑剂的使用方式和情况分为分散润滑系统和集中润滑系统两大类；同时这两类润滑系统又可分为全损耗性和循环润滑两类。

2.1.1分散性润滑系统

分散润滑常用于润滑分散的或个别部件的润滑点。

在分其润滑中还可分为全损耗（或“一次结油润滑”）型和循环型两种基本类型，如使用便携式加油工具（油壶、油枪、手刷、氯溶胶喷枪等）对油也、油嘴、油杯、导轨表面等润滑点手工加油，以与油绳或油垫润滑、飞溅润滑、油环或油链润滑等

2.2.2集中性润滑系统

集中润滑使用成套供油装置同时对许多润滑点供油，常用于变速箱、进给箱、整台或成套机械设备以与自动化生产线的润滑。

集中润滑系统是在机械设备中应用最广泛的系统，类型很多，大致可分为以下7种类型：

1）节流式利用流体阻力分配润滑剂，所分配的润滑剂量与压力与流孔尺寸成正比，供油压力范围为0.2～1.5MPa，润滑点可多至300以上。

2）单线式润滑剂在间歇压力（直接的或延迟的）下通过单线的主管路被送至喷油嘴，然后送至各润滑点.供油压力范围为0.3～21MPa，润滑点可多至此200以上。

3）双线式润滑剂在压力作用下通过由一个方向控制阀交替变换流向的两条主管路送至定量分配器，依靠主管路中润滑剂压的交替升降操纵量分配器，领先主管路中润滑剂压力的交替升降操纵定量分配器，使定量润滑剂供送至润滑点.供油压力范围0.3～40MPa润滑点可多达2000个。

4）多线式多头油泵的多个出口各有一条管路直接将定量的润滑剂送至相应的润滑点.管路的布置可以是并联或串联安装.供油压力范围0.3～40MPa，润滑点亦可多达2000个。

5）递进式由压力升降操纵定量分配器按预定的递进程序将润滑剂送至各润滑点.供油压范围0.3～40MPa，润滑点在800个以上。

6）油雾／油气式油雾／油气润滑是压缩空气与润滑油液混合后经凝缩嘴或喷嘴后呈现油雾或微细油滴送向润滑点的润滑方式.供油量可以调整，润滑油能随压缩空气中含有悬浮的油雾，对环境有污染，必要时可用通风装置排除废气。

7）混合式由上述润滑系统组成而成的润滑系统。

2.2润滑系统的选择原则

在设计润滑系统时，应对机械设备各部分的润滑要求作全面的分析，确定所使用润滑剂的品种，尽量减少润滑剂和润滑装置的类别.在保证主要总值件的良好润滑条件下，综合考虑其他润滑点的润滑，要保证润滑质量。

应使润滑系统既满足设备运转中对润滑的需要，又应与设备的工况条件和使用环境相适应，以免产生不适当的摩擦、温度、噪声与过早的失效。

应使润滑系统供送的油保持清洁，防止外界尘屑等的侵入造成污染、损伤摩擦表面，提高使用中的可靠性。

复杂润滑系统的主要元件如泵、分配阀、过滤器等应适当地组合在一起并尽可能标准化，便于接近进行维护、清洗，降低设备运转与维修、保养费用，防止发生人身、设备安全事故。

在选择润滑系统时，要注意该系统自动化程度和可靠性，注意装设指示、报警和工况监控装置，预测和防止早期润滑故障，以提高设备开动率和使用寿命。

2.3润滑系统的基本要求

一般而言，机械设备的润滑系统应满足以下要求：

1）保证均匀、边续地对各润滑点供应一定压力的润滑剂，油量充足，并可按需要调节。

2）工作可靠性高。

采用有效的密封和过滤装置，保持润