数控机床润滑系统控制的改进

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1、毕业设计论文标 题： 数控机床润滑系统控制的改良 学生姓名： 唐韶 系 部： 机械系 专 业： 数控技术 班 级： 高数控0601 指导教师： 罗昊 企业专家： 张林 叶政武 株洲职业技术学院教务处制目 录摘要01. 数控机床的介绍数控机床的概述1 数控机床的组成 11.3 数控机床加工的工作原理5数控机床加工的工作原理5数控装置控制过程6 典型的数控控制系统的分类 67 8 92. 数控机床的润滑系统控制原理2.1 润滑系统概述11111213 润滑的作用及分类 13润滑的作用13润滑的系统分类14 数控机床中典型的润滑系统的工作原理 153. 数控机床润滑控制系统的现状润滑技术的开展趋势及

2、其进展18润滑技术的新进展18润滑技术的开展趋势19 机床润滑的特点21润滑系统的一般故障的原因224. 数控机床的润滑控制系统的改良 机床润滑剂性能的要求 24252526润滑系统的选择28润滑装置该如何改良29 润滑系统工作状态的监控 30润滑时间及润滑次数的控制 30 32结论 33参考文献34摘 要润滑系统是向机器或机组的摩擦点供送润滑剂的系统，包括用以输送、分配、调节、冷却和净化润滑剂以及其压力、流量和温度等参数和故障的指求、报警和监控的整套装置。在润滑工作中，根据各种设备的实际工况，合理选择和设计其润滑方法、润滑系统和装置，对保证设备具有良好的润滑状况和工作性能以及保持较长的使用寿

3、命，具有十分重要的意义。关键词：数控机床、数控系统、润滑系统、集中润滑、润滑剂。第一章 数控机床的介绍数控机床的概述数字控制机床Numerically Controlled Machine Tool简称数控机床。随着电子技术的开展，数控机床采用了计算机数控Computerized Numerical Control系统，因此也称为计算机数控机床或CNC机床。在传统机械制造业中，批量产品的生产采用了自动机床、组合机床和专用生产线，这种高效设备在汽车、发动机等行业得到了广泛的应用。但是在机械制造业中单件、小批量生产约占机械加工总量的80%一上，尤其是造船、航天、机床、重型机械以及军工行业，其特点是

4、加工批量小、改型频繁、零件的形状复杂而且加工精度高。如果使用一次性投资高，并且在生产中需要经常更换工装的专用生产线来生产这类零件显然很不适合。数控机床就是为了解决多品种、小批量零件的自动化生产而诞生出来的一种灵活、通用、自动化的机床。他最早应用于军工行业，用来加工直升飞机叶片检查样板，经过几年的研究和推广应用后，在机械制造业中加工复杂零件曲面方面发挥了重要作用。目前，在机械制造业中，数控机床有取代常规机床的趋势。数控机床使用了计算机信息处理、自动化控制等先进的工业技术，使得数控机床在现代制造业中具有常规机床所无法比较的优势。其具体的特点包括以下几个方面：1. 对加工对象的适应性强2. 加工精度

5、高3. 生产效率高4. 操作者劳动强度低5. 经济效益好6. 便于生产管理现代化 数控机床的组成 数控机床按照事先编制好的程序，由数控系统控制完成预定的运动轨迹和辅助动作。它大体可分为控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体。其中控制介质可分为程序载体和输入装置，数控装置又大体包括CNC单元、伺服系统、信息反响装置三类。下列图1-1所示为数控组成图：图1-1操作面板 它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键阵列/显示器。控制介质 人与数控机床之间建立某种联系的中间媒介物就是控制介质，又称为信息载体。常用的控制价质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。人机交互设备 数控机床在加工

6、运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干预，对输入的加工程序进行编辑修改和、调试，对数控机床运行状态进行显示等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。具有人机联系功能的设备统称人机交互设备。 常用的人机交互设备有键盘、显示器、光电阅读机等。通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的根本技术。采用的方式有：串行通讯RS-232等串口自动控制专用接口和标准DNC方式，MAP协议等网络技术internet，LAN等。DNC是Direct Numerical Control或Distributed

7、 Numerical Control英文一词的缩写，意为直接数字控制或分布数字控制。2.计算机数控CNC装置 数控装置是数控机床的中枢。CNC装置(CNC单元)组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。如下列图1-2所示：图1-2CNC装置作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理如运动轨迹处理、机床输入输出处理等，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心。CNC装置的工作原理：它由信息的输入、输出和处理三

8、局部组成，信息输入局部的功能是接受外来信息，包括：NC程序、PLC输入信号和面板操作信号等，是数控机床的根底信息。信息处理局部是指CPU，它将输入信息分类、处理，并发出控制信号到输出局部。信息输出局部与主轴系统、坐标轴伺服系统和PLC控制的辅助功能部件等连接，它将CPU的控制指令转换为各个功能部件能接受的控制信号，使其完成预定的控制功能，CNC单元的输入局部和输出局部同时进行。3. 进给伺服驱动系统 伺服系统用于完成坐标轴的驱动，是数控机床的重要组成局部。数控机床的伺服系统和常规机床的进给系统有着本质的区别：常规机床的进给系统只能传送恒定的驱动力和速度，不能接受随机信号对其进行修正伺服驱动系统

9、是一个完整的控制系统它由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。伺服驱动的作用，是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺动电动机的大功率信号。常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。根据接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。步进电动机采用脉冲驱动方式，交、直流伺服电动机采用模拟式驱动方式。伺服系统性能的上下会直接影响数控机床加工的速度、位置精度及加工的形状精度。在

10、使用较多的交流伺服系统中，一些制造商已经在伺服系统内部设置了提高控制精度和防止产生机械振动的电路和控制软件，在机床安装调试时伺服系统可以自动进行过程均衡。4. 机床电气控制机床电气控制包括两个方面，可如下图箭头所指的内容。PLC可编程的逻辑控制器用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，而机床I/O电路和装置那么是用来 实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；如下列图1-3所示：图1-3数控机床中的反响系统的工作，反响系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反响到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度

11、是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。测量装置安装在数控机床的工作台或丝杠上，按有无检测装置，CNC系统可分为开环和闭环系统，而按测量装置安装的位置不同可分为闭环与半闭环数控系统。开环控系统无测量装置，其控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精度取决于测量装置的精度。因此，检测装置是高性能数控机床的重要组成局部。6. 机床本体数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如工作台、拖板及其传动部件，床身、立柱等支承部件；此外，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。数控机床的加工能力和加工精度取决于机床本体的机械强度和刚性，高性能的数控系统必须有高性能的机床本体才

12、能发挥作用。数控系统、液压系统和气压系统等均以机床本体为控制对象。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。数控机床是高精度和高生产率的自动化加工机床，与普通机床相比，应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦因数要小，进给传动局部之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性、减小热变形、提高精度的设计措施。辅助控制装置包括刀库的转位换刀、液压泵、冷却泵等控制接口电路。近年来，在新型精密数控机床上为减少热变形对机床加工精度的影响，一局部数控机床制造商使用热伸长系数较小的非金属混合材料如：人造花岗岩制造数控机床的床身。这项技术使

13、机床根底件的制造难度降低，机床使用中不均匀热变形的影响减小，同时也提高论文机床的抗震性。 在数控机床上使用伺服系统控制进给运动，使得机械传动结构更为简单，但是机械运动部件的制造精度要求更高。1.3 数控机床的工作原理数控机床加工的工作原理 在数控机床上加工零件通常需要一下几个步骤：（1） 制定工艺规程，编制NC加工程序。根据零件的特征确定几何要素加工所需的刀具和切削用量，复杂曲面需要使用CAM等自动编程软件自动生成程序。（2） 将NC程序通过输入装置传输到数控机床的CNC系统。（3） CNC系统分析程序段，并按照要求将相应的指令、数值传送到各个坐标轴的伺服系统及机床强电控制系统。（4） 伺服系

14、统根据CNC发出的信号，驱动机床的运动部件，完成速度和位移要求，通过主运动和进给运动的配合加工出机械零件。（5） 机床主运动和进给运动由位置编码器检测并反响给数控系统。（6） 机床辅助动作由数控系统的PLC直接控制。如下列图1-4所示：图1-4数控装置控制具体过程数控装置根据程序的坐标代码，作插补运算并 输出插补控制信号，插补控制信号控制伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动，从而确定了机床的进给运动的方向、速度、位移量。数控装置根据辅助机能代码输出辅助机能控制信号驱动强电控制装置，控制主运动部件的变速、换向和启停，控制刀具的选择和交换，控制冷却、润滑的启停，控制工件和机床部件的松开和夹紧，控制分

15、度工作台的转位等辅助机能。1.4 典型的数控控制系统的分类 数控机床能够按照预定的工作程序自动运行，完全靠其上安装的数控系统对数控机床的运动部件作实时控制。数控系统性能的优劣决定了数控机床加工的效率、成型精度和运行的稳定性。 数控系统的生产厂家设计制造有多种型号和用途的数控系统，形成一个产品系列，可以满足简易数控机床、加工中心以及运动控制功能和辅助控制功能更复杂的高性能数控设备的要求。同一型号的数控系统，通过改变数控系统内部参数设置和构建不同的内置式PLC，可以用来控制不同种类、具有不同运动功能的机床。如：SIEMENNS 840D 数控系统可以用于对数控车床、数控铣床、数控磨床、镗铣加工中心

16、和具有多轴联动控制的复合型数控机床的控制。加工中心所使用的数控系统应该具有较强的控制功能和多种辅助管理功能。数控系统控制功能的多少，标志数控系统性能的上下，它决定了数控机床所能够完成的加工种类。如车削加工中心使用的数控系统均具有C轴功能，该功能与X轴、Y轴配合可以在已经加工的外圆外表上铣削出圆柱凸轮及在轴端面上加工出端面凸轮，也可以在轴端铣削出有位置要求的平面。辅助管理功能不同于机床的加工控制功能，其数量和性能与机床的自动化程度和加工效率有紧密的联系，高性能数控系统通常采用具有较多和较为完善的辅助管理功能。加工中心上使用的数控系统通常具备的加工辅助功能有：加工中数控系统自动选刀、多种加工自动循

17、环、刀具自动补偿、刀具寿命管理、过载超程自动保护及故障诊断等。数控系统可以控制机床实现二轴、三轴或多轴联动加工，数控系统控制联动的进给轴数越多，加工过程中数控系统的计算数据量越大，从而导致数控系统的结构更为复杂，要求数控装置的计算速度就越快，是数控系统的制造本钱大大提高。早期数控机床上使用的数控系统多为8位或16位的专用控制器，功能相对较少，运算速度不高，使用数控系统构建数控机床的难度和工作量往往较大。随着计算机技术的飞速开展，大量先进的高性能工业控制计算机被用做数控机床数控系统的控制器，如32位或64位高性能工业控制机已广泛使用，使数控系统的工作效率大大提高，数控系统的控制功能大大加强。软件

18、技术的开展使得具有多通道控制功能的数控系统在数控机床上普遍使用，该功能改善了数控机床加工过程中辅助时间的使用方式，使数控机床的进行机械加工的同时，还可以完成数控系统赋予其他通道的控制功能。如：数控机床在加工的同时可以进行自动选刀、控制料库自动备料和生产过程的统计、加工信息的传输等工作。加工中心与普通数控机床的区别在于有无刀库和自动换刀装置。加工中心利用自身的刀库通常十几把到上百把刀和自动换刀装置能在一次装夹中完成零件的多个外表和多道工序的加工，从而使生产效率和自动化程度大大的提高了。1.点位控制系统(P系统)只控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置。而对于点与点之间移动

19、的轨迹不进行控制，且移动过程中不作 任何加工。通常采用这一类系统的 图1-5设备有数控钻床、镗床、冲床等。如图1-5所示 2.直线控制系统不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的移动轨迹是一条直线，且在移动中能以给定的进给速度进行加工。采用此类控制方式的设备有数控车床、数控铣床等。如图1-6所示 图 1-6 3.连续控制系统( C系统) 图 1-7 又称为轮廓控制系统或轨迹控制系统。能对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，即不仅控制每个坐标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度。各坐标的运动按规定的比例关系相互配合，精确地协调起来连续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。采用

20、此类控制方式的设备 有数控车床、铣床、加工中心、电加工机床、特种加工机床等。如上图1-7所示2.按伺服系统的控制方式分类1开环控制系统:以步进电机或电液伺服马达为驱动元件。输入的数据经过数控系统的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动一个角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发送出去后不再反响回数控系统，称为开环控制。特点：容易掌握，调试方便，维修简单。但开环进给系统的精度完全依赖于步进电机的 步距精度及齿轮、丝杠的传动精度，因此精度控制受到限制。在工作中，如果出现突然过载现象，控制系统由于得不到反响

21、信息，依旧发出控制进给脉冲，从而造成“失步误差。如图1-8：图1-82闭环和半闭环控制系统:在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反响给伺服系统，伺服系统将指令位置、速度信息与实际信息进行比较并及时发出补偿控制 命令。如果测量元件装在机械传动链末端部件上，如装在机床工作台上，那么该系统为全闭环系统(或简称为闭环系统)，如图1-5(b)所示。如果测量元件装在机械传动链中间部件上，如装在滚珠丝杠上，那么该系统为半闭环系统，闭环控制方式的优点是精度高、速度 快，但调试和维修比较困难。闭环控制系统由于有位置测量装置和反响元件的联系，因此，系统的精度取决于测量装置的精度。目前

22、采用的检测装置有感应同步器、磁尺、光栅等，精度一般为05ltan。从图1-5可以看出，在半闭环控制系统中由于末端件工作台没有完全包括在控制回路内，因而其控 制精度比全闭环的要低。数控系统是数控机床的核心。数控机床根据功能和性能要求，配置不同的数控系统。系统不同，其指令代码也有差异，因此，编程时应该按照所使用数控系统的编程规那么进行编程。常用的数控系统有：1.FANUC日本数控系统 FANUC数控系统以其高质量、低本钱、高性能、较完善的功能，适用于各种机床和生产机械等特点。在市场的占有率远远超过其他的数控系统.2.SIEMENS德国数控系统SIENMENS数控系统，以较好的稳定性和较优的性能价格

23、比，在我国数控机床行业被广泛应用。其数控系统的产品的类型，主要包括802、810、840等系列。3.FAGOR(西班牙)数控系统 发格自动化Fagor Automation S.Coop是专门生产数控产品的公司。自动化控制产品包括：高、中、低档可控制1-7轴的各种规格型号的数控系统，数字化交流/直流伺服和电机系统，交流主轴伺服系统等。广泛用于车、铣、镗、磨、测量、模具仿形加工，火焰/激光切割，专用机床等各方面。第二章 数控机床的润滑系统控制原理所谓润滑系统，指的是向润滑部位供给润滑剂的一系列的给油脂、排油脂及其附属装置的总称。润滑系统可分为五种，即循环润滑系统，集中润滑系统，喷雾润滑系统，浸油

24、与飞溅润滑系统，油和脂的全损耗性润滑系统。虽然润滑系统的设计要根据各种机械设备的特点和使用条件而定，但它总是由几种主要元件如液压泵、油箱、过滤器、冷却装置、加热装置、密封装置、缓冲装置、平安装置、报警器等所组成，可以根据机械设备的具体工况选择或设计出由各种元件组成的润滑系统。数控机床良好的润滑对提高各相对运动件的的寿命、保持良好的动态性能和运动精度等具有较大的意义。对数控机床运动部件中，既有高速的相对运动，也有低速的相对运动，既有重载的部位也有轻载的部位，所以在数控机床中通常采用分散润滑与集中润滑、油润滑与脂润滑相结合的综合润滑方式对数控机床的各个需要润滑部位进行润滑。数控机床中润滑系统主要包

25、括主轴传动局部、轴承、丝杠和导轨等部件的润滑。在数控机床的主轴传动局部中，齿轮和轴承等零件由于转速较高、负载较大。温度上升剧烈，所以一般采用润滑油强制循环的方式，对这些零件进行润滑的同时完成对主轴系统冷却。这些润滑和冷却兼具的液压系统对液压油的过滤 要求比较严格，否那么容易影响齿轮、轴承等零件的使用寿命。一般在这局部液压系统中采用沉淀、过滤、磁性精过滤等手段保持液压油的清洁，并要求经过规定的时间后进行液压油的清理更换。轴承、丝杠和导轨是决定数控机床各个坐标轴运动精度的主要部件。为了维持他们运动精度并减少摩擦及磨损，必须采用适当的润滑。具体采用什么样的润滑方式取决于数控机床的工作状况和结构的要求

26、。对负载不大的、极限转速或移动速度不高的数控机床一般采用脂润滑，采用脂润滑可以减少设置专门的润滑系统，防止润滑油的泄露污染和废油的处理，而且脂润滑具有一定的密封作用，降低外部灰尘、水气等对轴承、丝杠和导轨负面的影响。对一些负载较大、极限转速或移动速度较高的数控机床一般采用油润滑，采用油润滑既能起到对相对运动件之间的润滑作用，又可以起到一定的冷却作用。在数控机床的轴承、丝杠和导轨的部位，无论是采用油润滑还是脂润滑，都必须保持润滑介质的洁净无污染，按照相应润滑介质要求和工况定期的清理润滑元件，更换补充润滑剂。润滑剂按其物理状态可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂四种，每类各有其性

27、能特点和适用范围。 1.液体润滑剂是用量最大、品种最多的一类润滑剂，包括矿物润滑油、合成润滑油、动植物油和水基液体等。液体润滑剂的特点是具有较宽的黏度范围，对不同的负荷、速度和温度条件下工作的运动部件提供了较宽的选择余地。 2.半固体润滑剂主要为润滑脂，是在常温、常压下呈半流动状态，并且具有胶体结构的润滑材料。例如，某些开放式润滑部位，润滑脂具有良好的黏附性，不至于流失或滴落；在有尘埃、水分或有害气体侵蚀的条件下，润滑脂具有良好的密封性、防护性和防腐性；因工作条件的限制，某些机械的运动部件要求长期不更换润滑剂，使用润滑脂能够满足要求。对于摩擦部位的温度和速度变化范围很大的机械，需要使用温度范围

28、宽、且耐负荷能力强的如何在。由于润滑脂具有比润滑油摩擦阻力小、使用寿命长以及适用面广的特点，而且维护管理方便，操作简单，因此得到广泛应用。虽然润滑脂仅占润滑剂总量的2%左右，但在润滑中起的作用很大，大约90%的滚动轴承使用润滑脂润滑。润滑脂的特点是流动性小，冷却性差，高温下易产生相变和分解。 3. 固体润滑剂是随着科学技术的不断开展，为解决一些极端条件下的润滑需求而出现的一类新型润滑剂。在某些情况下不适应使用润滑油脂而要求使用固体润滑剂，机械有一些部位为防止污染不许使用润滑油脂；某些真空机械要求润滑剂发挥性很低而润滑油难以满足要求；还有一些工作场合给油不便、拆卸困难等。所以需要使用专门的固体润

29、滑剂。由于固体润滑剂具有耐高压、耐低温、抗腐蚀、抗腐蚀、不污染环境等优点，可满足上述使用要求。固体润滑剂的缺点是摩擦因素较高，冷却性能差。 4.气体润滑剂可在比润滑油脂更高或更低温度条件下使用，如在10000600000r/min的高速转动和在-2002000的温度范围内润滑滚动轴承，其摩擦因素可低到测不出的程度。气体润滑剂的承载能力低，只能用于3070kpa的空气动力装置和不高于100kpa的空气静力学装置中，对使用设备精度要求很高，需要昂贵的特殊材料制成，而且排气噪声大。搞好机械设备润滑意义重大。由于搞好机械设备的润滑与维护，减少摩擦磨损，从而提高机械效率，减少修理次数，延长使用寿命而间接

30、获得的经济效益。同时，按照国外经验推算，我国节能潜力分析折合石油上千万吨。仅仅从改良机械设备的润滑，采用节能润滑技术和节能型润滑系统和润滑剂，即可节约煤约1300万吨，重油200万吨，汽油和柴油300万吨，电力100亿度，总价值约合人民币60亿元，而这只是粗略的计算。引用美国按直接节能价值的5倍计算，那么每年至少可增加经济收益约400亿元。润滑的作用及分类润滑的作用分为一下几类：小摩擦：两个相互紧密接触的物体沿着他们的接触面做相对运动时，会产生一个阻碍这种运动的阻力。这种现象就是摩擦。这个阻力就叫做摩擦力。摩擦力与垂直载荷的比值叫做摩擦因数。摩擦是机械运转的大敌，是造成能源损失和机械破损的关键

31、，必须尽量防止。在两个具有相对运动的接触外表之间存在着摩擦，摩擦使零件、部件产生摩擦，增大运动阻力，剧烈的摩擦甚至会使接触外表发热损坏。把润滑油或润滑脂等润滑介质参加到摩擦外表后，可以降低摩擦系数，从而到达减小摩擦的目的。 2.减小磨损:磨损是指物体工作外表的物质,由于外表相对运动而不断损失或形变的现象，是摩擦的结果。磨损过程主要因对偶外表间的机械、化学与热作用而产生。一般说来机械零件外表磨损后，往往造成设备精度的丧失或停工损失、材料消耗与生产率低。因此人们对磨损问题极为重视，不断对磨损现象进行分析研究，找出影响磨损的因素和磨损机理，从而寻求提高零件耐磨性和使用寿命以及控制磨损的措施，减少制造

32、和维修费用。为此我们参加润滑油或者润滑脂等润滑介质可以在相对运动件之间形成一层油膜，防止了两个接触的相对运动件的直接接触，从而到达减小磨损的目的。 3.降低温度:机床在运行中所产生的热量如:主轴转动时、齿轮转动时、轴承在高速运转，等等。不管这些运动是高速运行还是低速运行都会产生摩擦从而产生热量，当流动的润滑液经过运动件之间时可以带走大量因摩擦而产生的热量，从而起到降低润滑外表温度的作用。 4.防止锈蚀：机床中大局部都属于金属件，特别是构成机床主轴箱中的传动系统都由刚件的齿轮所组成当空气湿度较高时非常容易发生锈蚀，从而造成机床运转不正常。当参加润滑油或其他的润滑液时润滑油或润滑液在零件间产生保护

33、油膜。阻挡了金属与空气的直接接触，在一定程度上防止了金属等零件的锈蚀，从而保证机床的正常运行和保养。 5.形成密封：当灰尘或者其他的赃物进入到机床润滑系统中时会造成润滑剂的使用寿命减少从而使机床的精度下降，更严重者会造成机床损坏。当润滑脂参加到机床中时会形成一层密封层不仅起到了润滑作用还起到了密封作用，有效的防止了润滑剂的流出和外界灰尘屑进入摩擦外表，充分的防止的摩擦、磨损的加剧。6.吸收振动作用：润滑剂一般都是具有弹性，能有效吸收机械振动。液压系统中油的粘度随压力变化而变化的性能，能吸收系统的振动。7.冲刷磨粒的作用：在润滑油润滑系统中，润滑油即时冲刷走摩擦外表产生的磨屑，防止发生磨粒磨损。

34、8.传递动力作用：润滑油可用于机械的有液压传动。液压传动既能润滑机件又能传递动力和实现自动控制。目前机械设备使用的润滑系统和方法的类型很多，通常可按润滑剂的使用方式和利情况为分散润滑系统和集中润滑系统两大类；同时这两类润滑系统又可分为全损耗性和循环润滑两类。 除以上分类而外，还可根据所供给的润滑剂类型，将润滑方法分为润滑油润滑或称稀油润滑、润滑脂润滑或称干油润滑以及固体润滑、气体润滑等。 1.分散润滑 常用于润滑分散的或个别部件的润滑点。在分其润滑中还可分为全损耗或“一次结油润滑型和循环型两种根本类型，如使用便携式加油工具油壶、油枪、手刷、氯溶胶喷枪等对油也、油嘴、油杯、导轨外表等润滑点手工加

35、油，以及油绳或油垫润滑、飞溅润滑、油环或油链润滑等。 2.集中润滑 使用成套供油装置同时对许多润滑点供油，常用于变速箱、进给箱、整台或成套机械设备以及自动化生产线的润滑。集中润滑系统按供油方式可分为手动操纵、半自动操纵以及自动操纵三类系统。它同时又可分为全损耗性系统、循环系统是指润滑剂送至润滑点以后，不再回收循环使用，常用于润滑剂回收困难或无须回收、需油量很小、难以安置油臬或油池的场合。而循环润滑系统的润滑剂送至润滑点进行润滑以后又流回油箱再循环使用。静压润滑系统那么是利用外部的供油装置，将具有一定压力的润滑剂输送到静压支承中进行润滑的系统。 机床导轨、丝杆等滑动副的润滑，根本上都是采用集中润

36、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。集中润滑系统又可分为以下几类 集中润滑系统是在机械设备中应用最广泛的系统，类型很多，大致可分为以下8种类型： 节流式 利用流体阻力分配润滑剂，所分配的润滑剂量与压力及流孔尺寸成正比，供油压力范围为0.21.5MPa，润滑点可多至300以上。 单线式 润滑剂在间歇压力直接的或延

37、迟的下通过单线的主管路被送至喷油嘴，然后送至各润滑点供油压力范围为0.321MPa，润滑点可多至此200以上。 双线式 润滑剂在压力作用下通过由一个方向控制阀交替变换流向的两条主管路送至定量分配器，依靠主管路中润滑剂压的交替升降操纵量分配器，领先主管路中润滑剂压力的交替升降操纵定量分配器，使定量润滑剂供送至润滑点供油压力范围0.340MPa润滑点可多达2000个。 多线式 多头油泵的多个出口各有一条管路直接将定量的润滑剂送至相应的润滑点管路的布置可以是并联或串联安装供油压力范围0.340MPa，润滑点亦可多达2000个。 递进式 由压力升降操纵定量分配器按预定的递进程序将润滑剂送至各润滑点供油

38、压范围0.340MPa，润滑点在800个以上。 油雾油气式 油雾油气润滑是压缩空气与润滑油液混合后经凝缩嘴或喷嘴后呈现油雾或微细油滴送向润滑点的润滑方式供油量可以调整，润滑油能随压缩空气中含有悬浮的油雾，对环境有污染，必要时可用通风装置排除废气 采用此润滑方式时，必须采用经过除水分和净化的压缩空气，同时，润滑油最好加抗氧化添加剂 油雾和油气润滑的区别是，前者的油颗粒尺寸为13m，而后者的油颗粒尺寸为50100m，通常为微小油滴状，其输送距离较前者短得多 容积式润滑系统 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。图2-1上图2-1所示为容积

39、式润滑系统，由润滑泵提供压力，在润滑系统中配有压力继电器，使得系统油压到达预定值后发出讯号，使电动机延时停止，该系统以定量阀为分配器向润滑点供油，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，直至到达规定润滑时间。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0.11.6mL，并可按实际需要进行组合。第三章 数控机床润滑控制系统的现状润滑技术的开展趋势及其进展润滑技术的开展趋势润滑技术的新进展，提出了高效、节能、环保的要求

40、，这也是几是今后润滑研究的开展方向，并确立了金属磨损外表再生技术的重要地位。润滑的目的在于用第三种物质液体、气体、固体等将两面分开，防止两摩擦外表直接接触，减小摩擦和磨损。从所周知，摩擦磨损是机械零件部件的三种主要破坏形式磨损、腐蚀、断裂之一，是降低及其和工具效率、准确度甚至使其报废的一个重要原因。随着工业生产的不断开展，人们越来越深刻的认识到摩擦消耗了大量能量，据估计，全世界1/2-1/3的能量消耗在摩擦上。零件的磨损直接影响到机器的性能和使用寿命。大约有80%的破损零件是由于磨损造成的。磨损失效不仅造成大量材料和部件的浪费，而且可能导致灾难性的事故。为了减少摩擦副间的工作外表进行润滑。正确

41、的利用润滑是减少磨损、提高效率、节约材料及能源的一个有效途径。因此越来越受人们的重视。事物总是不断开展的，永远不会停督在一个水平上，“变是永恒的。目前的润滑技术和润滑油品就是由于生产不断开展，不断提出新的、更苛刻的要求，一步步开展起来的，而且必将更快地继续开展下去。“变表达在润滑剂的种类、润滑方式和对油品的评价上。 1、润滑剂的变迁 润滑剂的开展历程，首先是为了减少磨檫，将动植油加到摩擦副的外表上，并取得显著效果。其后为了降低润滑剂的本钱、延长油品使用寿命、改善其耐上下温性能，致用矿物油。在工艺润滑领域里，为了改善润滑剂的散热性能、降低本钱逐渐大量使用乳化液、微乳液。20世纪50年代阻后，对机

42、械设备提出节能、长寿命的要求。新型、高效润滑油添加剂的种类和性能不断开展，润滑剂的性能大幅度提高，带来第莹次油品更新换代。润滑油向着“高性能亿、低粘化、通用化的方向开展。20世纪末。环保问题已经形成全世界共同遵守的准那么，并成为我国的一项根本国策，国家制定了不少法规，加大了环境管理力度，“环保成闻题，已经成为润滑技术开展必须跨越的难关。当前的任务，是迅速开展性能好：用量少、寿命长、可生物降解的环保型润滑油。 2、润滑方式的现代化 原始的润滑方式，是手浇、油杯，逐渐开展到灌注式浸油润滑。其后，为了提高润滑剂的冷却牲能、便于去除污染物、保证油品能输送到最需要的部位，开展了大油箱、循环式喷油润滑。2

43、0世纪60-70年代，为了获得良好的、均匀润滑效果，带走局部热量，降低能耗，减少设备占用空间，开展了油雾润滑，经凝缩嘴或喷嘴后呈现油雾或微细油滴送向润滑点的润滑方式，由于油雾润滑对润滑油的利用率低，只有60；油雾化后，有20-40的润滑油通过排气进入外界空气中，成为可吸入油雾，而且对人体肺部极其有害，并污染环境。近20年为了保护环境、节约油品、提高设备寿命、实现程控化，开展了油气润滑和MQL(最小油量润滑)润滑。现阶段润滑方式的开展是朝着集中、环保、智能化开展，其中包括集中润滑系统中的单线式、多线式、递进式、容积式等。这些润滑方式都是现在最普遍也是较先进的润滑方式。润滑技术的新进展1.薄膜润滑

44、 随着制造技术的开展。流体润滑的设计膜正在不断减少以满足高性能的要求。滑动外表间的润滑膜厚度可到达纳米级或接近分子尺度，这是就在弹流润滑和边界润滑之间出现一种新的润滑状态：薄膜润滑。薄膜润滑中润滑剂的流动和流体动力效应依然存在，但是已经明显偏离传统经典理论所预测的规律。但在薄膜润滑状态，当润滑膜厚度到达纳米量级时，机体外表的屋里特性对润滑的影响就到达了不可无视的地步，薄膜润滑的另一个特性是时间效应。在静态，接触区内的润滑膜厚度随时间根本不变，在高速情况下，膜厚度随时间增加而略有降低，在低速下，薄膜厚度随时间增加而不断增加。2.润滑添加剂 近20年来，润滑添加剂的研制已经取得了重大进展，为研究和

45、应用高性能润滑剂奠定了根底，促进了润滑方式的改良。由于摩擦学和摩擦力化学的突破性进展，使润滑油添加剂的种类得以不断的增加，性能不断提高，而且润滑油的复配技术也得到不断改良和成熟。由于润滑油中参加了高效添加剂，而绝大多数添加剂是极性物质，这些极性物质与金属外表发生反响，形成化学吸附膜，因此，在润滑系统中就由化学反响膜取代了润滑油吸附膜，或化学吸附膜代替了屋里吸附膜，是吸附膜更加牢靠，润滑性能更好。另外，摩擦副在局部高温下，添加剂分解出硫、磷、氯等极性物质，这些极性物质与金属反响，也会生成反响膜，防止胶合的发生。同时，由于添加剂的存在增加了真实接触面积，降低了接触应力，使外表逐渐趋于光滑，从而大大

46、的改善了润滑状态。3.高温固体润滑 现在科学技术的开展使得材料在高温条件下的摩擦、磨损和润滑问题日益受到重视，迫切要求开展与之相适应的高温润滑剂和自润滑材料，从而使高温摩擦学的研究和开展成为目前摩擦学领域的重要研究热点。目前，高温固体润滑主要表达在两个方面：高温固体润滑剂和高温固体自润滑材料。常用的高温固体润滑剂主要有金属和一些氧化物、氟化物、无机含氧酸盐、如钼酸盐、钨酸盐等，另外，还有一些硫化物，如PbS、CrS也可作为高温固体润滑剂。高温自润滑材料可分为金属基自润滑复合材料，自润滑合金和自润滑陶瓷等。金属基自润滑复合材料是指按一定工艺制备的以金属为基体，其中含有润滑组分的具有抗磨减磨性能的

47、新型复合材料，它将润滑剂与摩擦副合二为一，赋予摩擦副本身以自润滑性能。自润滑合金是对合金组元进行调整和优化，使合金在摩擦过程中产生的氧化膜具有减磨特性。自润滑陶瓷包括金属陶瓷和陶瓷两大类。4.绿色润滑油 所谓绿色润滑油是指润滑油不但能满足及其工况要求，而且油及其耗损产物对生态环境不造成危害。因此，在一定范围内，以绿色润滑油取代矿物基润滑油将是必然的趋势。围绕绿色润滑油这一新课题，研究工作主要集中在根底油和添加剂上。根底油是生态效应的决定性因素，而添加剂在根底油中的响应特性和对生态环境的影响也是必须要考虑的因素。从摩擦角度而言，绿色润滑油和及其添加剂，必须满足油品的性能规格要求，而从环境保护的角

48、度出发，他们必须具有生物可降解性，较小的生态毒性和毒性累积性。作为绿色润滑油的根底油主要主要是：合成脂和天然植物油。植物油基润滑剂具有无毒性，生物可降解，资源可再生，价格合理，良好的润滑性，高的粘度指数和闪点，与矿物油相近的倾点等，是理想的绿色润滑油。但因其氧化稳定性差、水解不稳定等因素，还没有被广泛应用。合成脂的热稳定性及低温性突出、粘度指数高，可生物降解，低毒性，并已在航空领域得到广泛应用。但其水解稳定性较差，且价格相对较高。绿色润滑油要求添加剂低毒性、低污染和可生物降解。一般含过度元素的添加剂和某些影响微生物活动及营养成分的清净分散剂会降低润滑剂的可生物降解性，而含P、N元素的添加剂可提

49、高润滑剂的可生物降解性。5.纳米润滑材料 将纳米材料应用于润滑体系中，是一个全新的研究领域。纳米材料具有外表积大、高扩散性、易烧结性、熔点降低、硬度增大等特点，不但可以在摩擦外表形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦系数，而且可能对摩擦外表进行一定程度的填补和修复。用纳米材料做润滑油添加剂，可对摩擦副凹凸外表起填充和修复作用，减小外表粗糙度，增大实际接触面积，起到减摩作用。纳米粒子尺寸较小，可以认为近似球形，在摩擦副间可想鹅卵石一样自有滚动，起到薇轴承作用，对摩擦外表进行抛光和强化作用，并支撑负荷，使承载能力提高，摩擦系数降低。另外，纳米微粒具有较高的扩散能力和自扩散能力，容易在金属外表形成具有极性抗

50、摩性能的渗透层或扩散层，表现出原为摩擦化学原理。纳米材料具有突出的抗极压性能和友谊的抗磨性，较好的润滑性能，适合在重载、低速、高温下工作，同时，它又不同于一般固体润滑材料，它综合了流体润滑和固体润滑的优点。我认为，应用纳米材料制备的添加剂，对摩擦后期摩擦系数的降低起决定性的作用，不仅可以解决常见载荷添加剂无法解决的问题，而且该领域的研究处于纳米摩擦学、润滑学、纳米材料学、现代外表科学等先进科学的结合点，对于完善润滑理论，揭示薄膜润滑的机理都有十分重要的作用。 机床润滑的特点机床是量大面广、品种繁多的设备，其结构特点、加工精度、自动化程度、工况条件及其使用环境条件有很大差异，对润滑系统和使用的润

51、滑剂有不同的要求。1.机床中的主要零部件多为典型机械零部件，标准化、通用化、系列化程度高。例如滑动轴承、滚动轴承、齿轮、蜗轮副、滚动及滑动导轨、螺旋传动副丝杠螺母副、离合器、液压系统、凸轮等，润滑情况各不相同。2.机床的使用环境条件：机床通常安装在室内环境中使用，夏季环境温度最高为40，冬季气温低于0时多采取供暖方式使环境温度高于5-10。高精度机床要求恒温空调环境，一般都在20上下。但是由于不少机床的精度要求和自动化程度较高对润滑油的粘度、抗氧化性使用寿命和油的清洁度的要求都比较严格。3.机床的工况条件：不同类型和不同规格尺寸的机床，甚至在同一种机床上由于加工工件的情况不同，工况条件有很大不

52、同，对润滑的要求也有所不同。例如高速内圆磨床的砂轮主轴轴承与重型车床的重载、低速主轴轴承对润滑方法和润滑剂的要求有很大不同。前者需要使用油雾/气润滑系统润滑，使用较低粘度的润滑油，而后者那么需用油浴或压力循环润滑系统润滑，使用较高粘度的油品。4.润滑油品与润滑冷却液、橡胶密封件、油漆材料等的适应性。在大多数机床上使用了润滑冷却液。在润滑油中，常常由于混入冷却液而使油品乳化及变质、机件生锈等，使橡胶密封件膨胀变形、零件外表油漆涂层起泡及剥落。因此应考虑润滑油品与润滑冷却液、橡胶密封件、油漆材料的适应性，防止漏油。特别是随着机床自动化程度的提高，在一些自动化和数控机床上使用了润滑/冷却通用油，即可

53、作润滑油，也可作为润滑冷却液使用。润滑系统的一般故障的原因设备在运转过程中，常因润滑系统出现故障致使机床各个机构润滑状态不良，性能与精度下降，甚至造成设备的损坏。现阶段设备润滑系统发生故障的原因很多，通常可归纳为设计制造、安装调试、使用操作和维修保养不当等原因而引起的设备失效。分述如下：1.机械设计制造方面的原因 在设计制造上容易造成润滑系统故障的原因常有： 设备润滑系统设计不能满足润滑条件。列入某种摇臂机床主轴箱池设计的较小，储油量少。润滑泵开动时油液缺乏，但是当停机各处回油反流至油箱后，又发生过满而溢出。一些大型机床润滑油箱散热性差，使润滑油粘度波动大，甚至高温季节发生润滑不良等现象。齿轮

54、加工机床润滑系统与冷却系统容易相混使油质污染劣化。此等都是由设计不当所引起的故障可以认为的防止发生。产品更新换代时未对传统的润滑原理与落后的加油方法加以改造。如有些机床改造后重要的导轨面或动压轴承依然用手工间歇加油润滑，机床容易出现擦伤损坏。对设备在使用过程中的维修考虑缺乏。一些暴露在污染环境的导轨丝杠缺乏必要的防护装置，油箱防漏性差，或油小于出油，或加油孔开设不合理等。不仅给日后维修造成诸多不便，也易发生故障。设备润滑状态的监控与平安保护措施不完善。对于简单设备定时、定量加油即可到达要求，但对于连续运转的机构应设有油窗以观察来油状况。而一些大型机床，当轴承供油不正常时，欠缺必要的报警信号装置

55、。设备制造质量不佳或安装或调试的不好。零件油槽加工不精密、箱体与箱盖接触不严密、供油管道出油口偏。油封装配不好、油孔装配位置不正、轴承端盖回油孔倒装、油管折偏，油管接头不牢、密封圈不合规那么等都将造成润滑系统的故障。2.设备保养维修方面的原因：设备在使用过程中，保养不善或检修质量不良是润滑系统发生故障中最主要的原因。这些问题与企业设备管理体制不健全、设备润滑“五定标准贯彻执行不认真、维修人员含润滑工人与设备操作者的技术素质都有密切的关系。特别是一些大型现代化设备润滑系统比较复杂，要求也比较严格，更容易发生故障。常见的故障原因有以下几种：不经常检查调整润滑系统工作状态。润滑系统在运转一定时间之后

56、难免存在各种缺陷，如不及时检查修理，就会造成故障隐患，进而引起设备故障。清洗保养不良。不按照方案进行定期清洗润滑系统与加油装置，不及时更换损坏了的润滑元器件，致使润滑油中夹带磨粒，造成油嘴注不进油，甚至油路堵塞，一些负荷很重、往返运动频繁的滑动导轨，油垫储油槽内的油毡因长期不清洗而失效，结果致使导轨咬粘、滑枕不动。一些压力油杯的弹簧坏了，钢球不能封闭油孔口，利用毛细管作用，均匀滴油的毛线丧失或插入不深等，这些润滑元器件都应在日常保养中清洗或更换。人为的故障。不经仔细考虑随意改动原有润滑系统，造成润滑不良的事故也有发生。一般托板都设有防屑保洁毡垫，要求压贴在与之相对的导轨外表，但是有些企业对其长

57、期不洗，任其发硬失效或洗后重装时不压贴。盲目信赖润滑系统自动监控装置。设备润滑状况监控与连锁装置常因本身发生故障或调整失误而失去监控功能，因而不发或错发信号。因此，要定期检查调整润滑监控装置，只有在确信其工作可靠的前提下，才可放心地操作设备。许多故障产生的原因很多，如保养不良，润滑系统设计不合理，选择润滑材料不当，机械零部件的材质与工艺存在的问题等因素。因此，对具体故障要做具体分析，找出主次原因，采取有效可行的故障排除方法。第四章 数控机床的润滑控制系统的改良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

58、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，以防供油缺乏，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反响。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。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制局部进行了改良设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。4.1 机床润滑剂性能的要求由于金属切削机床的品种繁多，结构及部件情况有很大变化，很难对其主要部件润

59、滑剂的先用提出明确意见，下面内容是根据有关标准整理的一些机床主要部件合理应用的润滑剂的推荐意见，供选用润滑剂时参考。机床用润滑剂选用推荐：全损耗系统：精致矿油，L-AN32、L-AN68或L-AN220，用于轻负荷部件，常使用HL液压油。 齿轮闭式齿轮：连续润滑飞溅、循环或喷射，精致矿油，并改善其抗氧性、抗腐蚀性黑色金属和有色金属和抗泡性，CKB32、CKB68或CKB100、CKB150，在轻负何类型闭式齿轮准双曲面齿轮除外和有关轴承，也能用于丝杠，进刀螺杆和轻负荷导轨的手控和集中润滑。主轴、轴承和离合器：主轴、轴承和离合器，精致矿油、添加剂改善其抗并由腐蚀性和抗氧性，FC2、FC5、FC1

60、0、FC22，滑动轴承或滚动轴承和有关离合器的压力、油浴和油雾润滑，在有离合器的系统中，由于有腐蚀的危险，所以采用无抗磨和极压剂的产品是需要的；主轴、轴承，精致矿油、并由添加剂改善其抗腐蚀性、抗和抗磨性，FD2、FD5、FD10、FD22，滑动轴承或滚动轴承的压力、油浴和油雾润滑，也能用于要求油的粘度特别低的部件，如精密机械、液压气动的机械、电磁阀、油气润滑器和静压轴承的润滑。 导轨：精致矿油、并改善其润滑性和粘、滑性，G68、G100、G150、G220，用于滑动轴承、导轨的润滑，特别适用于低速运动的导轨润滑，使导轨的“爬行现象减少到最小，也能用于各种滑动部件，如丝杠、进刀螺杆、凸轮、齿轮和

61、间断工作的轻负荷蜗轮的润滑。液压系统：液压系统，精致矿油，并改善其防锈、抗氧、抗磨和抗泡性，HL32、HL46、HL68；精致矿油，并改善其防锈、抗氧、抗磨和抗泡性，HM15、HM32、HM46、HM68，包括重负荷元件的一般液压系统，也适用于作滑动轴承、滚动轴承和各类正常负荷和齿轮蜗轮和准双曲面齿轮除外的润滑，HM32和HM68可分别代替CKB32和CKB68；精致矿油，并改善其防锈、抗氧、粘温性和抗泡性，HV22、HV32、HV46，数控机床，在某些情况下，HV油可代替HM油。液压和导轨系统，精致矿油，并改善其防锈、抗氧、抗磨、抗泡和粘、滑性，HG32、HG68，用于滑动轴承、液压导轨润滑系统合用的机械以减少导轨在低速下运动的“爬行现象，如果油的