所有者:TerryWang(呢称); 发布时间:2021-03-28 08:30:54; 更新时间:2023-05-14 18:50:47
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简介: 一、主轴采用减速机构的目的主轴的工作特性,很多时候需要它在低速时能够提供足够的扭矩,而在高速时能够提供足够的功率,为解决该问题,机械设计时都带有主轴换档机构。二、换挡方式 1、M型换挡(适用于M系列)CNC依据事先在参数NO.3741~NO.3744 中定义的各齿轮档的速度范围来选择齿轮档,并且通过使用齿轮档选择信号(GR30,
一、主轴采用减速机构的目的
主轴的工作特性,很多时候需要它在低速时能够提供足够的扭矩,而在高速时能够提供足够的功率,为解决该问题,机械设计时都带有主轴换档机构。
二、换挡方式
1、M型换挡(适用于M系列)
CNC依据事先在参数NO.3741~NO.3744 中定义的各齿轮档的速度范围来选择齿轮档,并且通过使用齿轮档选择信号(GR30,GR20,GR10)通知PMC选择相应的齿轮档,同时,CNC 根据选择的齿轮档位输出主轴电机速度。
M型换挡又可区分为A型和B型,参数3705#2=0时,为A型换挡;3705#2=1时,为B型换挡;
1)A型换挡:切换档位的速度点为每一档的最高速度。参数3741-3743设置各档最高速度;
例如:使用αiI22/8000主轴电机,第一档变比为1,第二档变比为0.25,参数NO.3736设定为4095,此时参数N0.3741设定为8000×1=8000,第一档切换档位速度点为8000,第二档参数N0.3742切换档位速度点为8000×0.25=2000,指定的S代码和2000以及8000比较,系统自动发出 GR30、GR20、GR10,结合该信号,在 PMC中处理驱动外围换档机构。
2)B型换挡:切换档位的速度点低于每一档的最高速度。档位1~2切换点速度设定(数字量设定),对应参数 NO.3751;档位 2~3 切换点速度设定(数字量设定),对应参数 NO.3752。
例如:使用α8/8000i主轴电机,第一档变比为1,第二档变比为0.25,参数NO.3735设定为50,NO.3736设定为4095,此时 N0.3741设定为8000×1=8000,NO.3742设定为8000×0.25=2000。参数 N3705#2设定位1,使用B型换档,要求设计档位1~2 的切换速度点为1000,档位2~3切换速度点为2000,按照下面的公式计算:
NO.3751=4095×1000/8000=512
NO.3752=4095×2000/2000=4095
2、T型换挡(适用于T与M系列)
由齿轮档选择信号(GR1,GR2)确定机床当前使用的齿轮档(共4个齿轮档)。由加工者决定如何使用各齿轮档位,CNC 输出与齿轮档位相对应的速度指令。
三、PMC对换挡的处理
1、S代码/SF信号输出
CNC 的主轴控制功能将 S指令值转换为控制主轴电机转速的输出值。在不使用齿轮换档和恒表面切削速度控制时,S代码/SF信号输出如下:M系列→ 输出 S代码。仅当 CNC 指令 PMC 换档时才输出 SF 信号。T系列→ S代码和SF信号都不输出。(当使用恒表面切削速度控制时,S代码并不总是主轴转速),如果在 PMC 梯形图中使用 S代码/SF信号输出,必须定义参数 No.3705。参数3705#4=1,。
在 M 系列系统中,往往是利用 SF 信号,结合 GR30、GR20、GR10 在 PMC中实现换档机构的动作。
2、信号说明
F信号(CNC→PMC) | G信号(PMC→CNC) | ||||||
T/M系列 | M系列 | ||||||
齿轮档 | GR1(G28.1) | GR2(G28.2) | GR10(F34.0) | GR20(F34.1) | GR30(F34.2) | CTH1A(G70.3) | CTH2A(G70.2) |
第一档 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
第二档 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
第三档 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
第四档 | 1 | 1 | - | - | - | 1 | 1 |
3、相应参数说明
参数 | 说明 | 设定说明 | 档位 |
4056 | 齿轮比(high) | 主轴转一圈,电机转动圈数X100(参数4006#1=1,X1000) | 第一档 |
4057 | 齿轮比(medium high) | 第二档 | |
4058 | 齿轮比(medium low) | 第三档 | |
4059 | 齿轮比(low) | 第四档 | |
4171 | 电机传感器与主轴之间的任意齿轮比 分母(hight) | CTH1A=0 | |
4172 | 电机传感器与主轴之间的任意齿轮比 分子(hight) | ||
4173 | 电机传感器与主轴之间的任意齿轮比 分母(low) | ||
4174 | 电机传感器与主轴之间的任意齿轮比 分母(low) |
4、主轴换挡信号处理
主轴在切换档位时,往往固定一个比较低的转速,此时可以使用主轴定向信号G29.5(SOR),通过参数 NO.3705#1:1,选择将该信号作为换档使用,同时将主轴停止信号G29.6(*SSTP)设定为逻辑 0 状态,则主轴以参数 NO.3732 中设定的速度,以参数 NO.3706#5 设定的方向旋转,实现高低档位的咬合。更有某些情况下,驱动的液压机构带动的高低档位齿盘,需要提供低速正反转动,主轴才能比较好的实现档位切换,此时可以设计一个周期方波。如图4-1所示:
图4-1 主轴周期摆动PLC程序
四、案例说明
案例:某龙门机床,配发那科αiI 22/8000主轴电机、ZF两档减速箱(1档1:4;2档1:1)要求实现主轴自动换档,即系统可根据输入的转速,自动选择档位,并实现换档,换档无卡顿。
1、依据机床配置,选择M型换挡中的A型换挡方式,控制主轴换档,主要参数设置如下:
参数 | 说明 | 设定值 | 备注 |
3706 #4 | 主轴齿轮选择方式 | 0 | M型换档 |
3705 #2 | 齿轮切换方式 | 0 | 方式A |
3705 #1 | 主轴定向信号G29.5的功能 | 1 | 进行齿轮换档 |
3705 #4 | 主轴选通功能脉冲信号F7.2 | 1 | 予以输出 |
3741 | 一档主轴最高转速 | 2000 | 8000*0.25(减速比) |
3742 | 二档主轴最高转速 | 8000 | 8000*1(减速比) |
4006 #1 | 齿轮比的设定单位 | 0 | 1/100,决定4056-4059的值 |
4056 | 齿轮比 | 400 | 根据PMC中CTHIA/CTH2A决定 |
4058 | 齿轮比 | 100 | 根据PMC中CTHIA/CTH2A决定 |
4171 | 齿数比分母 | 4 | 根据PMC中CTHIA决定0 |
4172 | 齿数比分子 | 1 | 根据PMC中CTHIA决定0 |
4173 | 齿数比分母 | 1 | 根据PMC中CTHIA决定1 |
4174 | 齿数比分子 | 1 | 根据PMC中CTHIA决定1 |
3732 | 换档时的主轴转速 | 10 | 该值=主轴换档速度/主轴最高转速*16383 |
备注:具体的参数说明详见参数说明书B-64610CM。
2、PMC信号说明
说明 | PMC机床侧 | 说明 | |
G29.5(SOR) | 主轴定向信号 | X1.4 | 低档确认信号 |
G29.6(*SSTP) | 主轴停信号 | X1.5 | 高档确认信号 |
G70.2(CTH2A) | 齿轮信号 | Y2.0 | 低档切换输出 |
G70.3(CTH1A) | 齿轮信号 | Y2.6 | 高档切换输出 |
F34.0(GR10) | 齿轮选择信号 | ||
F34.1(GR20) | 齿轮选择信号 |
3、换档动作说明:
当输入主轴转速后,系统根据输入的转速与各档最高速度比较,选择相应档位;换档时主轴先以3732中设定的转速摆动,换档机构动作,换档完成后,主轴旋转至指令转速。
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