一种基于数控机床PLC的切削液断流水泵防护方案

2012年7月 第40卷第l4期 机床与液压 MACHINE TOOL HYDRAULICS Ju1 2012 Vo1 40 No 14 DOI 10 3969 j issn 1001 3881 2012 14 047 一种基于数控机床PLC的切削液断流水泵防护方案 韩加好 陈颖 连云港职业技术学院 江苏连云港222006 摘要 在数控加工中 切削液断流的原因是切削液不足水泵空转或管路堵塞泵电机堵转 断流30 s以上 水泵空转会 造成机械磨损 堵转会造成电机烧损 设计一套切削液断流时水泵的防护方案 在切削液出口附近加装流量开关 当切削 液断流时 开关接通24 V信号到数控机床的PLC从而实现断流防护 对机床已有的PLC程序进行修改 使程序扫描到流 量开关断流输入信号并持续15 S后 即控制产生报警 同时关闭泵马达电机 实现安全防护 关键词 水泵 断流防护 数控机床 中图分类号 TG659 文献标识码 B 文章编号 1001 3881 2012 14 136 3 切削液功能是金属切削机床的基本功能 数控机 床经常处于高速加工状态 对加工时实现工件和刀具 冷却润滑的切削液供给提出了更高要求 在数控加工 中 经常要求切削液水泵长时间连续工作不停机 随 着制造业的壮大和产品质量的不断提高 切削液水泵 及电机本已能够胜任这种高强度长时间的工作 但是 在实际使用中 经常会出现切削液断流的情况 造成 水泵损坏 给生产加工带来损失 1 切削液断流造成的危害 1 1 切削液断流的原因 1 切削液不足 泵空转造成断流 在加工中 由于切削液的损耗 造成切削液不足 不能维持加工 时的正常循环 2 切削液不干净 泵堵转造成断流 数控加工 中切削液一般都是循环利用的 长时间使用的切削液 如果没有及时更换 或者加工时有切屑等杂质混入 都会使切削液变脏 严重时会造成马达泵入切削液处 或输送管路和阀门堵塞 从而造成泵电机堵转 1 2切削液断流造成的危害 1 泵机械磨损 在无液体可泵取的情况下 长时问使水泵处于空 转和叶轮干磨状态 造成泵体严重磨损 机械密封副 损坏 2 水泵烧损 马达电机堵转时 电流会急剧增大 线圈发热 持续一段时间可能会烧坏电机 3 工件和刀具损坏 切削液不足会增大刀具与工件间的摩擦 加大工 件摩擦部位的表面温度和刀具磨损 严重影响工件表 面质量和尺寸精度 降低刀具寿命 在数控磨床上 切削液不足必然造成工件烧伤 在线切割机床上会产 生断丝 在数控电火花加工时 切削液不足甚至会发 生起火等重大事故 2切削液断流水泵防护方案 2 1 方案总体思路 切削液断流时喷头处无切削液流出 故可以考虑 在近喷头处加装流量开关 用流量开关来感知切削液 断流的状态并接通信号 数控机床上具备PLC功能 可以利用已有的PLC 将24 V直流电压经流量开关 的常闭触点接入PLC 这样 当切削液正常流动时 流量开关无高电平进入PLC 而断流时 高电平信号 经流量开关常闭触点进入PLC 对机床已有PLC程序 进行适当改编 主要是增加对流量开关断流信号的处 理 便可实现检测到断流信号并延时后控制机床报 警 关断泵电机 防护方案设计思路如图1 扫描到断流信号 PLC I 延时确认断流信号 程序广 l 产生泵电机断电信号 图1防护方案设计思路 2 2流量开关的选用与安装 可以选用简单的机械式流量开关 目前一般的机 械式流量开关都能够满足在设定流量小于0 5 L min 的情况下动作 合上其常开触头和断开其常闭触头 故在一般的切削液使用场合 机械式流量开关都能满 足切削液断流检测控制的要求 流量开关上配有常开 收稿日期 2011 05 10 作者简介 韩加好 1971一 男 副教授 研究方向为数控机床故障诊断与维修 CAD CAM应用 E mail jiahaohan yahoo eom cn 第14期 韩加好等 一种基于数控机床PLC的切削液断流水泵防护方案 137 和常闭两类触头 在该方案中 将流量开关的常闭 触头串接在通入PLC的24 V信号线路中 如图2所 示 当流量正常时 开关压下 其常闭触头断开 无 24 V信号 断流信号 进入PLC 当流量小于调定 值时 开关回位 常闭触头接通 24 V信号 断流 信号 接入PLC PLC X7 7 图2断流信号经流量开关接人PLC 流量开关尽量装在靠近切削液喷头的出液部位 机床的切削液泵将切削液通过管道 最后由喷头输送 到加工区域 为便于调节切削液的流量和控制喷射方 向 输送管路的末端会用螺纹旋接一段软管 可在管 路末端和软管之间加装流量开关 使切削液流过流量 开关后由喷头喷出 2 3 PLC程序编制要点 2 3 1多种工作状态防护 切削液在机床处于手动 手轮 存储器运行 DNC MDI等方式下都可能使用 因此 切削液断流 保护必须保证在以上几种工作状态下 启动切削液功 能时都要进行 2 3 2准确报警 避免误动作 为防止机床误动作 确保运行的稳定性 一般应 在流量开关断流超过一个限定时间后 系统开始出现 报警信息并停止泵运行 要达到这个要求 除了要保 证流量开关的质量合格外 最重要的是必须在程序中 进行延时控制处理 2 3 3信息提示明确 断电保护及时 要编制好明确的简洁的信息 在断流报警时要保 证其显示 报警同时程序要切断泵的工作 达到防护 目的 3 PMC程序实例 3 1程序梯形图 从目前的数控系统来看 几大系统的PLC都能 够达到以上所提出的要求 现以一配备FANUC系统 的数控铣床为例 实现防护功能的程序主体如图3所 示 程序中省略实现Y8 1继电器线圈得电触点条 件 主要画出修改部分 不影响分析 段1 段2 段3 段4 段5 R600 0 卜 R600 1 TMRB SUB24 0001 15000 R600 1 D A2 1 l D ISPB l 30 图3 PMC防护程序主体 3 2程序说明 3 2 1程序中所用的主要触点及线圈 程序中所用的主要触点和线圈及其用途说明见 表1 表1 程序中所用的主要触点和线圈及其用途 触点和线圈地址 信号用途 F3 0 F3 2 F3 3 V3 4 F3 5 X11 7 X7 7 R600 0 R600 1 R8 0 Y8 1 A2 1 分别表示机床的手动 手轮选通信号 分别表示存储器运行 MDI运行 DNC运行选通信号 机床面板上手动切削液打开按键信号 加装的流量开关断流信号 中间继电器信号 程序指令中M08的译码输出信号 切削液水泵电机得电信号 报警信息信号 预先从机床面板输入 1005 NO cutting fluid 3 2 2程序动作过程 程序段1 当处在手动状态或手轮 增量 工作状态下 F3 0或F3 2常开触点闭合 在此时按下面板上的冷 却液开按键 Xl1 7常开触点闭合 断流发生时 流 量开关信号接入PMC X7 7常开触头闭合 继电器 线圈R600 0得电 当处在存储器运行 MDI或DNC工作状态下 138 机床与液压 第40卷 F3 3 F3 4或F3 5常开触点闭合 在此时程序指令 中执行M08指令 则R8 0常开触点闭合 断流发生 时 流量开关信号接入PMC X7 7闭合 继电器线 圈R600 0得电 程序段2 R600 0线圈得电 致使其常闭触点R600 0闭 合 固定定时器得到ACT信号 在延时15 000 ms 后 继电器线圈R600 1得电 程序段3 R600 1线圈得电 致使R600 1常开触点闭合 则信息线圈A2 1得电 显示事先由机床面板输入系 统的报警信息 对于FANUC系统 信息取以信息号 1000 1999开头的信息 则可以在显示信息的同时 使CNC停止加工而出现报警屏 例如 此处 输入 的信息可以为 1005 NO cutting fluid 程序段4 因为继电器线圈R600 1有电 故此处的R600 1 常闭触点断开 输出给切削液水泵电机控制线路的继 电器线圈Y8 1失电 切削液水泵断电停机 程序段5 信息显示功能指令 保证报警信息能够正常显 示 4结束语 在切削液断流保护方案中引入流量开关 借用数 控机床本身的PLC来实现切削液断流保护 在数控 机床上简单易行 值得推广 方案对数控机床PLC 的进一步开发利用及相关程序的编制有参考价值 参考文献i 1 BEIJING FANUC机电有限公司 BEIJING FANUC 0i C 梯形图语言编程说明书 M 2004 2 许云理 数控机床PLC用户报警的设计 J 制造技术 与机床 2006 8 114 116 3 刘建功 范力曼 数控机床PLC程序的通用化设计方案 上 J 机床电器 2009 5 13 14 4 达世亮 对切削液系统的控制 J 汽车与配件 2011 2 44 上接第134页 图4加工示意图 采用表2所示加工工艺 用El7加工两遍 加 工示意图见图4 这样把第1个切入点和第5个切人点放在同一点 上 如果是异型可以5个点放在不同点 加工 加 工完成后无切入切出线痕 2结束语 总结上述方法可知 使用不同的材料和不同的丝 加工时 如果在某次加工中产生切入切出线痕 就把 此次加工的上次加工多进行一次 就可以解决切人切 出线痕问题 上接第135页 数值中A Y 是插补的要求 已 确定 叮T 则用负号 反之用正号 此方法在华中数控世纪星铣床上已进行过验证 在其他坐标平面插补正 余 弦线与此类似 螺旋 线插补功能的范围只能是0 2订 如果正弦相角超过 此范围 分段进行即可 2结论 通过上述分析过程与机床实践可知 用文中方法 进行正 余 弦插补 计算简单 编程方便 运行 效率高 较适合采有华中数控HNC一21M系统且数控 系统硬件资源较紧张的机床 参考文献 1 华中数控股份有限公司 HNC 21M世纪星铣削数控装 置编程说明书 M 2 李家杰 数控机床高效编程技巧 J 机床与液压 2009 37 2 210 211 3 许春田 宗旭 数控加工编程的技巧及复合循环指令的 应用特点 J 机床与液压 2009 37 1 192 193