利用PMC窗口功能實現(xiàn)行程潤滑控制的設(shè)計與開發(fā)*

牛志斌 曹彥生 李文斌 陳培亮

(①山西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長治 046011;②中國航天科工集團第二研究院，北京 100854;③太原理工大學(xué)，山西太原 030024;④中國兵器工業(yè)集團淮海集團有限公司，山西長治 046012)

工件加工過程中，機床導(dǎo)軌和絲杠能夠得到充分的潤滑是保證其減少磨損、可靠運行的必要保障;而盡可能降低維護成本也是廣大機床用戶的迫切需要。長期以來，我國現(xiàn)有的數(shù)控機床大多采用手動潤滑或定時潤滑兩種方式［1］。手動潤滑費時費力，而定時潤滑在機床上電后不產(chǎn)生進給運動時也潤滑，造成了不必要的浪費。采用行程潤滑的控制方式，即數(shù)控系統(tǒng)PLC累計機床各軸產(chǎn)生的機械位移，當(dāng)達到設(shè)定距離時控制機床潤滑泵工作預(yù)定時間，可以實現(xiàn)既保證機床得到合理、充分的潤滑，也避免了潤滑油的不必要浪費，降低了機床的實際使用成本。根據(jù)控制要求設(shè)計控制流程圖如圖1所示。行程潤滑的控制方式，可以用于各種數(shù)控系統(tǒng)，本文基于FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)如何實現(xiàn)數(shù)控車床行程潤滑控制進行開發(fā)、設(shè)計。

1 機械坐標(biāo)值的讀取與轉(zhuǎn)存

(1)PMC窗口功能參數(shù)設(shè)置

實現(xiàn)行程潤滑控制首先需要計算機床沿X軸和Z軸機械位移的累加值，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的Ladder語言提供了一種窗口函數(shù)功能指令WINDR(SUB51)，該指令實現(xiàn)了在PMC與CNC之間互傳數(shù)據(jù)的另一種方式，可以使PMC讀取機床控制軸絕對坐標(biāo)值和機械坐標(biāo)值［2－3］。圖2為PMC窗口功能讀取機床機械坐標(biāo)控制程序［4－5］。F0102.0 為X軸移動過程中信號，F(xiàn)0106.0為X軸移動方向信號，F(xiàn)000.5為自動運行啟動中信號，當(dāng)機床在手動或自動方式下，沿X軸正向進給時，R0510.0狀態(tài)為 1，沿X軸負向進給時，R0510.1狀態(tài)為1。Z軸正、負向進給控制程序和X軸類似，限于篇幅程序省略。D0010為窗口函數(shù)功能控制數(shù)據(jù)首地址，功能代碼0000000028代表讀取控制軸機械坐標(biāo)值;D0018中數(shù)據(jù)屬性－000000001代表讀取所有軸的機械坐標(biāo)。R0000.1為常1信號，相應(yīng)控制梯形圖不再詳述。當(dāng)機床在X軸或Z軸正、負向進給時，R0501.0、R0501.1、R0502.0、R0502.1 其中之一狀態(tài)為1，觸發(fā)WINDR功能指令執(zhí)行，讀取的所有軸的機械坐標(biāo)都存儲在D0020開始的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，前4個字節(jié)存儲X軸數(shù)據(jù)，接下來的4個字節(jié)中存儲Z軸數(shù)據(jù)，通過MOVE(SUB8)功能指令，分別以各軸移動信號為觸發(fā)條件，便可獲得各控制軸正、負向的機械坐標(biāo)值［6］。

(2)機械坐標(biāo)值的讀取與轉(zhuǎn)存

圖3所示為X軸正向進給機械坐標(biāo)轉(zhuǎn)存控制程序。當(dāng)X軸正向或負向進給時，R0501.0或R0501.1狀態(tài)分別為1，讀取X軸機械坐標(biāo)值暫存于D0020～D0023。+X進給，繼續(xù)將D0020～D0023中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0112～D0115;－X進給，將D0020～D0023中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0116～D0119。Z軸機械坐標(biāo)轉(zhuǎn)存控制程序

與X軸類似，限于篇幅程序省略。當(dāng)Z軸正向或負向進給時，R0502.0或R0502.1狀態(tài)分別為1，讀取Z軸機械坐標(biāo)值暫存于D0024～D0027。+Z進給，繼續(xù)將D0024～D0027中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于D0132～D0135;－Z進給，將 D0024～D0027中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于 D0136～D0139［7］。

2 機床位移的累加

圖4為X軸位移累加控制程序，R0501.0或R0501.1狀態(tài)分別為1，D0116與D0112中機械坐標(biāo)相減，存于D0100中;由于X軸坐標(biāo)為直徑值，所以將D0100中數(shù)據(jù)除以2(D0144中數(shù)值)后，存于D0128中，最終保存在D0104～D0107中。Z軸位移的累加控制程序與X軸類似，限于篇幅程序省略，Z軸位移最終保存在D0124～D0127中。

3 潤滑參數(shù)的設(shè)定和潤滑泵的啟動、停止

在系統(tǒng)［PMCMNT］畫面中，根據(jù)行程潤滑的距離設(shè)置數(shù)據(jù)表D0152中數(shù)值，根據(jù)潤滑泵的工作時間設(shè)置定時器T0003中數(shù)值。圖5所示為潤滑泵啟動、停止控制程序。R9091.1為常1信號，D0140內(nèi)數(shù)值(機床位移累加)為D0104內(nèi)數(shù)值(X軸位移)與D0124內(nèi)數(shù)值(Z軸位移)之和，當(dāng)其大于D0152內(nèi)數(shù)值(預(yù)定距離)時，R9000.1為1，Y0005.0為1，潤滑泵啟動，開始潤滑，同時R0500.2為1，定時器T0003開始延時，延時預(yù)定時間后，R0511.0為1，斷開潤滑泵回路，潤滑泵停止?jié)櫥?－10］。

4 數(shù)據(jù)表數(shù)值清零

當(dāng)潤滑泵開始工作時，R0500.2狀態(tài)也為1，觸發(fā)MOVE指令將數(shù)據(jù)表D0100～D0107和D0120～D0127中數(shù)值清零，機床移動的距離也被清零，系統(tǒng)將重新記錄機床軸移動的距離。圖6所示為D0100中數(shù)值清零的控制程序，其他數(shù)據(jù)表清零方法類似，不再詳述。

5 結(jié)語

在數(shù)控機床運行過程中，可以采用集中式潤滑，每次上電后自動潤滑一段時間;然后潤滑裝置在PMC程序的控制下，依據(jù)進給軸的累計行程間斷式潤滑。行程潤滑與其他潤滑方法相比較，具有既保證機床得到合理、充分的潤滑，也避免了潤滑油不必要浪費的顯著優(yōu)點。項目組為中國航天科工集團第二研究院、中國兵器工業(yè)集團淮海集團有限公司、太原第一機床廠等多家企業(yè)的數(shù)控機床進行了潤滑系統(tǒng)的改造，通過實驗數(shù)據(jù)分析，采用行程潤滑比采用其他潤滑方法，潤滑油的實際消耗降低近30%，且機床運行良好。我國機床擁有量高居全球之首，可以設(shè)想，如果把現(xiàn)有數(shù)控機床傳統(tǒng)的潤滑系統(tǒng)進行改造，采用行程潤滑進行控制，將為社會帶來極其可觀的經(jīng)濟效益。因此，行程潤滑控制技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有很大的推廣、應(yīng)用價值。

［1］劉永久.數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù)(FANUC系統(tǒng))［M］.2版.北京:機械工業(yè)出版社，2010.

［2］BEIJING－FANUC 0iD/0i－Mate D簡明聯(lián)機調(diào)試資料［Z］.2009.

［3］BEIJING－FANUC.PMC調(diào)試說明－－窗口功能及其應(yīng)用［Z］.

［4］BEIJING－FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3梯形圖語言編程說明書 B －61863C［Z］.2001.

［5］BEIJING－FANUC PMC SA1/SB7梯形圖語言補充編程說明書 B－61863C －2/01［Z］.2001.

［6］FANUC Series 0i－MODEL D FANUC Series 0i Mate－MODEL D CONNECTION MANUAL(HARDWARE)［Z］.2009.

［7］FANUC Series 0i－MODEL D FANUC Series 0i Mate－MODEL D CONNECTION MANUAL(FUNCTION)［Z］.2009.

［8］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D PARAMETER MANUAL［Z］.2009.

［9］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D Common to Lathe System/Machining Center System OPERATOR'S MANUAL［Z］.2009.

［10］FANUC Series 0i－MODEL D/0i Mate－MODEL D MAINTENANCE MANUAL［Z］.2009.