数控机床系统的自动控制

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摘要：数控机床系统控制保养水平对提高机床的精度和使用寿命起到了至关重要的作用，但是，目前仍然存在系统的给油和循环不对，不能按照不同的工作状态给出不同的剂的使用量，而且还存在防止堵塞和漏油上做的不够好。因此本文就如何自动控制数控机床系统，根据工作状态自己去调节油做了相关研究。

关键词：数控机床 自动控制 系统

机床的控制系统在整个机床中起到很重要的作用。现代机械制造系统内零件的平均公差，每十年大约少一个数量级。目前，精密和超精密机械零件的制造公差都可以被控制在粗糙度范围内。机床的系统运行稳定性由于精度提高，运行更稳定。系统的自动控制更使得发现问题能够及时发现。以提高机械的使用寿命。现在机械的都是采用的是集中系统，通过分流器来控制所需的油量。

1、系统对机床温度的自动控制

当机床开始运行时，齿轮泵由主机带动进行运转将油箱的油输入机床的各个需要的部位，循环一周后经回油孔进而进入油箱。此过程中假如实际油箱的温度值与设定值不符的时候自动控制系统就会启动油箱温度测控电路。通过加热或降温使油箱温度一直保持设定温度值。油过多过少都不行，会产生浪费和产生过多的热量，这样既不合理也不经济。因此，系统均采用定期、定量的工作方式。保证系统的油量能够均匀供给。

机床周围的现场环境比较复杂，对机床产生相应干扰是不可避免的。例如线路和电源上的输入、输出都会对机床进行干扰， AT89S52单片机控制系统能够通过安装抗干扰抑制器 (低通滤波)及在一些 I／o线路上采用光电隔离技术来解决。在软件上由于可重复可采取设置陷阱和设置软件 Watchdog的方法来避免程序的跳飞，使得程序能够正常运行。其原理图如图一所示，可直接在线编程，调试修改程序非常方便。使机床温度不受外界影响，更加稳定。

2、系统对机床油量的自动控制

假如循环和给油时间单一，就会造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，所需的剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的油量要少。只有在机械的表面有足够的油，才能形成完整的油膜，这时才能保证机床运动副的磨损减小，也就是维持摩擦表面之间恒量供油以形成油膜。

机床导轨需要的油量我们常用的计算公式是：（长度+移动行程）×宽度×K。油量与该导轨上的轴的移动距离是紧密联系的。在西方欧美国家生产的数控系统都是根据行程量作为依据，来控制泵工作，以及间隙供油，然后专业人员在系统中输入相应的参数，这样制造商就能通过PMC程序对泵进行按照功能需要进行电气控制了。但是在FANUC 0i系统中没有类似的控制方法，为了能在配置FANUC 0i的数控机床上，人们一般采用近似的供油方式控制泵工作，这样我们就可以根据工作状态的不同，来控制油的量，让控制系统去自动调整泵工作频率和每次的工作时间，该减少的时候减少，该增加的时候增加。

3、 系统对机床工作状态的自动控制

系统中经常会出现系统供油不足，油料消耗或者油箱油过少都会出现供油不足的现象，常见的故障还有供油管路堵塞、油泵失效、分流器工作不正常等现象。正是由于系统经常容易出现故障所以要加强对系统的检测。避免机床出现没有的情况，那样就会对机床的使用寿命，造成致命的创击。

1） 过载检测 使用过载保护元件将回电路保护起来，一旦出现触点的输入信号出现过载，那么自动监测系统PMC系统就会检测出过载并立即将机床停止运动，进行强行关机。以保护机床。

2） 油面检测 当机器工作的时候肯定要消耗油，随着时间的推移，油必将越来越少，如果操作人员在油面过低的时候仍未及时添加，一旦出现了最低油位，油面检测的系统就会将此信息传到PMC系统去处理，也会强行关机。集中系统可以设定泵每次的运行时间和什么时间停止供油，严格控制供油的时长。从而对泵间隙工作能够很好地控制，这样也简化了PMC程序。当油箱中油不足时，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。

3） 压力检测 正常情况下，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（由闭合变为断开），这时电动机要立即运行20S，开始增压，此后周而复始的运行。如果系统正常工作了，剂的量就会按预定的模式到达每个点。但是假如泵本身不能正常运行的饿时候，系统的压力就会显示出异常，这个时候根据这个特点，我们就可以在泵出口处安装压力检测开关，一旦压力出现问题，信号就会被输入PMC系统，检测系统就会立即停止机床工作，并产生报警信号。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。

4、 系统故障实例分析

故障现象1：TH68125卧式加工中心，系统的压力始终不能建立。

分析及处理过程：TH68125卧式加工中心采用容积式系统，在组装后，进行试验时候，运行后发现电动机旋转的时候系统压力始终上不去。这个时候检查泵是正常的，站出油口也是正常的，拥有压力油：然后进一步检查X轴滚珠丝杠轴承，这个时候问题应该应该出现在此，因为此处露出了很多的油。此处的ASA-5Y为单线阻尼式系统，但是这个机床上我们采用的是容积式系统，这两种计量件属于不同的系统的计量件，所以更换上容积式系统的计量件ZSAM-20T之后，上述的漏油现象就得到解决了。

故障现象2：当TH5640立式加工中心，集中站的油损耗大得时候，每隔1天就必须对站进行加油，而且切削液中会明显出现很多油。

分析及处理过程：首先要认清不同的工作状况肯定所需的油量也是不一样的，例如开机初始阶段、加工运行阶段、暂停阶段以及检测工件而使机床暂停运行时，机床所需的油量都是不一样的。我们在平时的工作中经常会犯这样的错误，只看系统在机床加工运行状态下的供油方式，这时候，每当工作状态发生改变，这时候操作人员没有及时注意到，油就会过多或者过少的情况，但是故障中所遇到的油大量流失，应该不是人为操作的原因。TH5640立式加工中心一般采用容积式系统。当上述故障出现的时候，开始认为是时间间隔太短，过多了，从而使得集中站的油损耗大。这个时候解决的办法就是将电动机起动时间间隔从12min调到30min后，但是上述问题并没有得到解决，这个时候只好把目光转移到管路上，这个时候发现管路并没有出现问题，但是在检查管路的时候，发现Y轴丝杠螺母部位的油特别多，发现Y轴丝杠螺母部位的的密封圈出现问题了，换上新的密封圈之后问题就得到解决了。故障得以排除。

5、 结语

在数控机床电气自动控制的设计过程中，系统的处理是一定不能忽视的，因为一旦被忽视，那么对于机床在运行的时候，机床各部件就不能按预定的效果达到很好的作用，我们所应该做的就是不断改进和完善数控机床电气自动控制，减少机床出现故障的几率和次数，一旦出现问题也能自动检测和报警，必要的时候停止机器的工作，一起到对机床的保护作用，这样就起到了大大提高产品的可靠性的作用。

参考文献：

[1]王润孝 . 机床数控原理与系统 [M] . 西北工业大学，2000

[2]刘永久 . 数控机床故障诊断与维修技术 [M] . 机械工业出版社，2006

[3]李佳 . 数控机床及应用 [M] . 清华大学出版社，2002

[4]王侃夫 . 机床数控技术基础 [M] . 机械工业出版社，2001