前言
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。
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。
1、润滑系统简介
集中润滑系统按使用的润滑元件可分为阻尼式润滑系统、递进式润滑系统和容积式润滑系统。
1.1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。
1.2递进式润滑系统
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，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。如图1所示为递进式润滑系统。
图1 递进式润滑系统
1.3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。
定量阀的结构原理是：由上下两个油腔组成，在系统的高压下将油打到润滑点，在低压时，靠自身弹簧复位和碗形密封将存于下腔的油压入位于上腔的排油腔，排量为0.1~1.6mL，并可按实际需要进行组合。
2、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。
2.1电气控制原理
润滑系统电器控制图如图2，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2 润滑系统电器控制原理图
2.2自动控制原理
如图3，为润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。
图3 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25min，计时完成后，当压力开关SP2断开，润滑电机再次工作15s，并循环工作。QF4为润滑电动机过载保护开关，SL为润滑油检测开关，当电机过载或润滑油不足时则使系统发出报警信号。
3、数控机床润滑系统的PLC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FX-24M为例，讲述一下润滑系统PLC的控制。
3.1润滑PLC控制原理
如图3，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M8001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；15s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25min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。
图4 润滑系统PLC控制梯形图
3.2润滑系统I/O地址分配
如图5，M8001为PLC准备好信号，X1为SL润滑油不足检测信号，X2为QF4润滑电机过载检测信号，X3为手动控制的点动按钮。Y1为电机过载报警信号,Y2润滑油缺少报警信号,Y3为润滑油油泵工作控制信号，Y4为润滑油工作指示信号。
图5 润滑系统PLC外部接线图
4、润滑报警信号的处理
4.1压力异常
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。
4.2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PLC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，控制系统应及时显示相应的信息，提醒操作人员及时添加润滑油。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。只有及时补给润滑油后，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”的报警处理方式。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。
5、结论
数控机床电气控制设计过程中，润滑系统的处理若被忽视，对于机床的使用者而言，机床各部件能否定期定量得到润滑，却是十分重要的问题。应不断改进、完善产品的设计，减少机床出现故障的次数，提高产品的可靠性。
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