沈陽(yáng)機(jī)床成套設(shè)備有限責(zé)任公司 (遼寧 110142) 顧紅光
機(jī)床主軸箱在安裝機(jī)床上之前,需要進(jìn)行跑機(jī)實(shí)驗(yàn),通過(guò)溫度變化情況來(lái)檢驗(yàn)主軸箱內(nèi)軸承及齒輪安裝是否合格。一般情況是先把主軸箱臨時(shí)安到機(jī)床上轉(zhuǎn)動(dòng)主軸,然后人工定時(shí)地用溫度計(jì)測(cè)量主軸箱內(nèi)的溫度,看其變化是否正常,此過(guò)程大概需要2 h,而且人工操作不可能完全按照工藝要求的時(shí)間進(jìn)行檢測(cè),因此人為因素會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確,從而影響機(jī)床的加工精度,同時(shí)又會(huì)浪費(fèi)企業(yè)人力資源。
自動(dòng)控制機(jī)床主軸箱溫升的裝置,是應(yīng)用PLC編制控制程序,采用觸摸屏作為人機(jī)界面,采用溫度傳感器作為反饋器件,用變頻器控制異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)PLC 模擬量輸出接口輸出0~10 V 模擬電壓給變頻器控制轉(zhuǎn)速,兩個(gè)溫度傳感器分別安裝在前后軸承上,實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度采集,然后PLC 進(jìn)行程序控制,按一定時(shí)間及轉(zhuǎn)速控制主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置報(bào)警參數(shù),如果在某一時(shí)刻主軸箱溫度數(shù)據(jù)與程序設(shè)定數(shù)據(jù)不符,即報(bào)警停止旋轉(zhuǎn)。應(yīng)用此裝置可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)主軸箱安裝情況,節(jié)省人力及機(jī)床安裝時(shí)間。
主軸轉(zhuǎn)速?gòu)牡退倨?,依次運(yùn)轉(zhuǎn)(每級(jí)速度的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于2 min,在最高速度時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于1 h),使主軸軸承達(dá)到穩(wěn)定溫度(穩(wěn)定溫度指每隔12 min 測(cè)量一次,每次溫升不超過(guò)1 ℃,考核時(shí)間不少于1 h),檢驗(yàn)主軸軸承的溫度和溫升,溫度不得超過(guò)70 ℃,溫升不得超過(guò)35 ℃,前后軸承溫差不超過(guò)5 ℃,且只允許前軸承高。若溫度和溫升超過(guò)允值,需要調(diào)整與主軸相關(guān)的零件而影響到主軸精度,須重新檢查主軸精度(包括主軸的周期性竄動(dòng)、主軸的卡盤(pán)定位端面的跳動(dòng)及主軸卡盤(pán)定位錐面的徑向跳動(dòng))合格后重新進(jìn)行溫升試驗(yàn)。
主軸因?yàn)橛泄ぷ鬓D(zhuǎn)數(shù)高低之分,所以潤(rùn)滑方式有稀油和油脂潤(rùn)滑兩種,油脂潤(rùn)滑俗稱(chēng)跑“油膜”,即把軸承上的油脂慢慢跑開(kāi),需要由低到高緩慢提高到最高轉(zhuǎn)速,卻最高轉(zhuǎn)速較高。稀油潤(rùn)滑則可以快速提高到最高轉(zhuǎn)速,卻最高轉(zhuǎn)速較低,圖1、圖2為兩種運(yùn)行方式的圖表:
圖1 油脂潤(rùn)滑主軸運(yùn)轉(zhuǎn)表
圖2 稀油潤(rùn)滑主軸運(yùn)轉(zhuǎn)表
此裝置應(yīng)用觸摸屏控制,需要編制操作界面,畫(huà)面簡(jiǎn)介如下:
在主畫(huà)面(見(jiàn)圖3)中,有啟動(dòng)及潤(rùn)滑啟動(dòng)按鈕以及采集室溫按鈕。在工作時(shí),應(yīng)先按采集室溫按鈕,然后按潤(rùn)滑啟動(dòng);當(dāng)潤(rùn)滑啟動(dòng)未按下時(shí),啟動(dòng)按鈕不生效,此功能防止主軸箱在沒(méi)有油的時(shí)候轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)損壞主軸。同時(shí)在主畫(huà)面中還有運(yùn)行時(shí)間、速度顯示,及其溫度傳感器時(shí)時(shí)采集的前軸承、后軸承溫度,可以方便觀(guān)察主軸運(yùn)行狀況。
圖3 主畫(huà)面
在運(yùn)轉(zhuǎn)速度設(shè)定畫(huà)面(見(jiàn)圖4),可以方便設(shè)定每段時(shí)間的主軸旋轉(zhuǎn)速度。
圖4 速度設(shè)定畫(huà)面
在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定畫(huà)面,可以進(jìn)行主軸速度運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間設(shè)定(見(jiàn)圖5)。
圖5 時(shí)間設(shè)定畫(huà)面
在主軸類(lèi)型選擇畫(huà)面中(見(jiàn)圖6),可以設(shè)定幾組不同的主軸參數(shù);當(dāng)更換主軸時(shí),可以直接選擇第幾種主軸,直接進(jìn)行下載,此種方法方便主軸更換時(shí)的大量數(shù)據(jù)輸入,方便操作,節(jié)省時(shí)間(此畫(huà)面需要做配方處理)。
圖6 主軸類(lèi)型選擇畫(huà)面
在主軸傳動(dòng)比的設(shè)定畫(huà)面(見(jiàn)圖7)中,當(dāng)更換主軸時(shí),電動(dòng)機(jī)和主軸的傳動(dòng)比會(huì)發(fā)生變化,當(dāng)更換主軸時(shí)可在此畫(huà)面中進(jìn)行設(shè)定修改。
圖7 主軸傳動(dòng)比設(shè)定畫(huà)面
溫升記錄畫(huà)面中(見(jiàn)圖8),當(dāng)主軸轉(zhuǎn)到溫度速度時(shí),進(jìn)行定時(shí)的溫度采集,這里可記錄每段時(shí)間前后的溫升數(shù)據(jù),并通過(guò)此數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)判斷此主軸是否合格及超出標(biāo)準(zhǔn),實(shí)時(shí)可以報(bào)警停止主軸旋轉(zhuǎn)。
圖8 溫升記錄畫(huà)面
溫升曲線(xiàn)畫(huà)面(見(jiàn)圖9)可以實(shí)時(shí)觀(guān)察主軸溫度上升曲線(xiàn),判定此主軸箱的裝配質(zhì)量。
圖9 溫升曲線(xiàn)畫(huà)面
溫升記錄畫(huà)面可以記錄溫升的數(shù)據(jù),并用來(lái)U 盤(pán)輸出,可以供用戶(hù)保存數(shù)據(jù)。
操作說(shuō)明畫(huà)面,說(shuō)明了整個(gè)溫升的運(yùn)行過(guò)程,可供新操作者快速熟悉操作過(guò)程。
此裝置應(yīng)用臺(tái)達(dá)PLC 及人機(jī)界面進(jìn)行控制,所用溫度傳感器為電壓傳感器,電壓范圍0~10 V、溫度范圍-20°~80°,PLC 模塊有兩個(gè)模擬量輸入接口及一個(gè)模擬量輸出接口,控制方式為電壓模擬量0~10 V 或電流模擬量4~20 mA,所用在此裝置中應(yīng)設(shè)置成為電壓控制方式。圖10 所示PLC 程序?yàn)閷?duì)應(yīng)的人機(jī)界面版本的設(shè)置、模擬量方式的選擇及對(duì)接收到溫度的處理及顯示。
圖10 操作說(shuō)明畫(huà)面
圖11、圖12 為對(duì)觸摸屏設(shè)定主軸分段運(yùn)行的時(shí)間的處理及主軸總運(yùn)行時(shí)間的累計(jì)控制。
圖11 時(shí)間設(shè)定
圖12 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間累計(jì)
圖13 為主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速預(yù)置及模擬量輸出的處理。
圖13 主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)定
圖14、15、16 為主軸最高轉(zhuǎn)速后對(duì)分段溫升的數(shù)據(jù)采集,以及溫升穩(wěn)定次數(shù)的判斷及處理。
圖14 溫升數(shù)據(jù)的采集
圖15 溫升穩(wěn)定判斷
圖16 溫升穩(wěn)定次數(shù)判斷
圖17 為主軸溫升過(guò)程中報(bào)警處理,此報(bào)警很重要,能夠防止主軸箱溫升太大造成軸承燒毀,相對(duì)人工操作有了很多的安全保證。
此裝置的設(shè)計(jì)能夠保證機(jī)床主軸箱溫升測(cè)試更加準(zhǔn)確,安全,從而保證機(jī)床的加工精度,同時(shí)也能夠?yàn)槠髽I(yè)減少人力資源。
圖17 報(bào)警的控制