很多具有特殊用途的車(chē)床和銑床為了獲得不同的切削力，其主軸需要以不同的轉(zhuǎn)速工作。其變速方式常見(jiàn)的有使用齒輪變速箱通過(guò)不同的齒輪檔位變速。筆者利用在三菱E68CNC系統(tǒng)為客戶(hù)改造一臺(tái)仿形銑床，該銑床具有雙銑頭和4主軸檔。要求改造后的銑床能自動(dòng)換軸換擋，在三菱E68CNC上實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)換擋，需在PLC梯形圖上編制相關(guān)的程序并且在參數(shù)上做相應(yīng)的設(shè)置?，F(xiàn)結(jié)合仿形銑床的改造過(guò)程介紹實(shí)現(xiàn)主軸換擋的方法。

一．   對(duì)相關(guān)主軸參數(shù)的說(shuō)明：

    三菱CNC中有一組參數(shù)專(zhuān)門(mén)用于設(shè)置主軸換擋運(yùn)行，其功能如下：

    （1）   參數(shù)#3001――#3004  是NC控制器輸出的S指令模擬量達(dá)到最大值10V時(shí)各檔位的最大值。
    #3001―――第1檔速度;        #3002―――第2檔速度;
    #3003―――第3檔速度;        #3004―――第4檔速度;
    主軸在第1――-第4檔的速度。由電機(jī)的額定速度和齒輪比確定。此次改造的仿形銑床其主軸電機(jī)是由變頻器驅(qū)動(dòng)的普通電機(jī)，
    其電機(jī)額定速度  =1500轉(zhuǎn)/M;
    在第1檔速度＝1500轉(zhuǎn)/M   設(shè)定  #3001＝1500;
    在第2檔速度＝750轉(zhuǎn)/M    設(shè)定  #3002＝750;
    在第3檔速度＝300轉(zhuǎn)/M    設(shè)定   #3003＝300;
    在第4檔速度＝100轉(zhuǎn)/M    設(shè)定   #3004＝100;

    （2）主軸最大速度

    #3005——-3008這一組參數(shù)主要用于劃分速度區(qū)間。
    #3005―――第1檔位的最大速度;
    #3006―――第2檔位的最大速度;
    #3007―――第3檔位的最大速度;
    #3008―――第4檔位的最大速度;

     主軸最大速度參數(shù)（#3005——-#3008）和由系統(tǒng)發(fā)出的“主軸齒輪換檔”（X225,X226）信號(hào)關(guān)系如下：
    ①.當(dāng)S指令發(fā)出的主軸速度在S0——-#3005設(shè)定值范圍時(shí)：X226=0  X225=0
    ②.當(dāng)S指令發(fā)出的主軸速度在“#3005設(shè)定值+1——-#3006設(shè)定值范圍時(shí)：X226=0  X225=1
    ③.當(dāng)S指令發(fā)出的主軸速度在“#3006設(shè)定值+1——-#3007設(shè)定值范圍時(shí)：X226=1   X225=0
    ④.當(dāng)S指令發(fā)出的主軸速度超過(guò)#3008設(shè)定值規(guī)定的范圍時(shí)：X226=1  X225=1
X225,X226的信號(hào)將與“主軸功能選通”（SF1）同時(shí)輸出。

    這樣，可以利用X225,X226,獲取加工程序中主軸轉(zhuǎn)速的命令值。從而去發(fā)出相關(guān)的換擋信號(hào)。

    （3）主軸換擋速度參數(shù)

    主軸換擋既不能高速也不能靜止。高速換擋會(huì)損壞齒輪。靜止不一定能?chē)Ш系蒙?。所以必須一邊低速旋轉(zhuǎn)，一邊實(shí)施換擋。

    主軸換擋的速度可以通過(guò)參數(shù)#3009―――#3012設(shè)置。但必須注意設(shè)置成足夠低速。

    以上參數(shù)在主軸運(yùn)行前必須設(shè)置完成，換擋速度應(yīng)該根據(jù)換擋時(shí)是否引起齒輪沖擊而適當(dāng)調(diào)整。

二．與換擋相關(guān)的PLC 接口信號(hào)

    X225,X226 這兩個(gè)信號(hào)的功能如上所述，當(dāng)加工程序的主軸轉(zhuǎn)速指令S發(fā)生變化，X225,X226的組合變化表征了主軸應(yīng)該處于那一級(jí)檔位，利用X225,X226的組合變化可以發(fā)出換擋指令。

    Y294——-主軸停止信號(hào)。當(dāng)Y294=ON時(shí)，NC控制器發(fā)出的模擬量信號(hào)＝0，主軸因而停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)Y294=OFF時(shí)，主軸以原 設(shè)定的速度運(yùn)行，這個(gè)信號(hào)一般與Y295同時(shí)使用。

    Y295——-主軸換擋。這個(gè)信號(hào)Y295=ON時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入換擋狀態(tài)。主軸以#3009－#3012 所設(shè)定的速度運(yùn)行。

    當(dāng)Y295=OFF時(shí)， 主軸以#3001――#3004設(shè)定的速度運(yùn)行。注意在換擋時(shí)，Y294—主軸停止信號(hào)必須先接通，而且在整個(gè)換擋期間必須一直接通。Y295是主軸換擋程序中的一個(gè)最重要的信號(hào)。

    Y290,Y291——-主軸換擋完成。這兩個(gè)信號(hào)的組合變化表示了那一級(jí)主軸檔位被選定。一般對(duì)應(yīng)于每一檔位有一外部行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)其被壓下時(shí)，表示該檔位換擋完成。

   用外部開(kāi)關(guān)來(lái)驅(qū)動(dòng)Y290,Y291,以表征那一級(jí)檔位換擋完成這個(gè)信號(hào)很重要。因?yàn)闄n位一旦選定，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度就由#3001―――#3004確定了。換擋速度也由檔位確定。
   
三.主軸換擋的PLC處理

    （1）由X225,X226 的組合信號(hào)來(lái)發(fā)出換擋指令。該信號(hào)的組合可以根據(jù)S指令的變化來(lái)發(fā)出選擇換到第幾檔的指令。如圖1

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圖1. 取用X225的信號(hào)發(fā)出換擋指令

    （2）.發(fā)出“主軸停止Y294=ON”，并且使之保持一直到“換擋完成”，如圖2：

圖2.  發(fā)出主軸停止信號(hào)

    （3）.延遲0.2秒后發(fā)出“主軸換擋Y295=ON”指令。并且使之保持一直到“換擋完成”。如圖3.

圖3  啟動(dòng)主軸換擋速度

    （4）.適當(dāng)延遲一時(shí)間，（其目的是讓高速旋轉(zhuǎn)的主軸速度降低并穩(wěn)定到換擋速度），再發(fā)出實(shí)際驅(qū)動(dòng)換擋電磁閥的指令。

    （5）.用外部開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)換擋的完成情況。當(dāng)某一檔位換擋完成后，即驅(qū)動(dòng)相關(guān)的“換擋完成Y290,Y291信號(hào)”。如圖4。

    同時(shí)驅(qū)動(dòng)“換擋完成Y225”.

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圖4  換擋完成

    （6）.用Y225信號(hào)來(lái)切斷“主軸停止Y294”，“主軸換擋Y225”.

    使“Y294=OFF,  Y295=OFF”。

    （7）.對(duì)S指令完成信號(hào)的處理：

    在一般的未有主軸換擋的PLC程序中，當(dāng)S指令發(fā)出，其選通信號(hào)X234=ON,其完成返回信號(hào)通常是（FIN）Y226。但在有換擋要求的PLC程序中，其返回完成信號(hào)用（GFIN Y225）更合適。

   經(jīng)過(guò)以上的參數(shù)設(shè)置和編制適用的PLC程序，在加工程序中發(fā)出主軸運(yùn)行的S指令后，系統(tǒng)能自動(dòng)選擇換擋到設(shè)定的檔位，并且，在換擋完成后，才進(jìn)入下一單節(jié)。實(shí)現(xiàn)了高效安全的工作?？蛻?hù)也感到滿(mǎn)意。