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    很多具有特殊用途的車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。其變速方式常見的有使用齒輪變速箱通過不同的齒輪檔位變速。筆者利用在三菱E68CNC系統(tǒng)為客戶改造一臺仿形銑床，該銑床具有雙銑頭和4主軸檔。要求改造后的銑床能自動換軸換擋，在三菱E68CNC上實現(xiàn)主軸自動換擋，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程介紹實現(xiàn)主軸換擋的方法。

一．   對相關(guān)主軸參數(shù)的說明：

    三菱CNC中有一組參數(shù)專門用于設(shè)置主軸換擋運行，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是由變頻器驅(qū)動的普通電機，
    其電機額定速度  =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：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：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：X226=1   X225=0
    ④.當(dāng)S指令發(fā)出的主軸速度超過#3008設(shè)定值規(guī)定的范圍時：X226=1  X225=1
X225,X226的信號將與“主軸功能選通”（SF1）同時輸出。

    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。

    （3）主軸換擋速度參數(shù)

    主軸換擋既不能高速也不能靜止。高速換擋會損壞齒輪。靜止不一定能嚙合得上。所以必須一邊低速旋轉(zhuǎn)，一邊實施換擋。

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

    以上參數(shù)在主軸運行前必須設(shè)置完成，換擋速度應(yīng)該根據(jù)換擋時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

    X225,X226 這兩個信號的功能如上所述，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。當(dāng)Y294=ON時，NC控制器發(fā)出的模擬量信號＝0，主軸因而停止運動。當(dāng)Y294=OFF時，主軸以原 設(shè)定的速度運行，這個信號一般與Y295同時使用。

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

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

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

   用外部開關(guān)來驅(qū)動Y290,Y291,以表征那一級檔位換擋完成這個信號很重要。因為檔位一旦選定，其對應(yīng)的運行速度就由#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 的組合信號來發(fā)出換擋指令。該信號的組合可以根據(jù)S指令的變化來發(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

    （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  啟動主軸換擋速度

    （4）.適當(dāng)延遲一時間，（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)出實際驅(qū)動換擋電磁閥的指令。

    （5）.用外部開關(guān)來檢測換擋的完成情況。當(dāng)某一檔位換擋完成后，即驅(qū)動相關(guān)的“換擋完成Y290,Y291信號”。如圖4。

    同時驅(qū)動“換擋完成Y225”.

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圖4  換擋完成

    （6）.用Y225信號來切斷“主軸停止Y294”，“主軸換擋Y225”.

    使“Y294=OFF,  Y295=OFF”。

    （7）.對S指令完成信號的處理：

    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X234=ON,其完成返回信號通常是（FIN）Y226。但在有換擋要求的PLC程序中，其返回完成信號用（GFIN Y225）更合適。

   經(jīng)過以上的參數(shù)設(shè)置和編制適用的PLC程序，在加工程序中發(fā)出主軸運行的S指令后，系統(tǒng)能自動選擇換擋到設(shè)定的檔位，并且，在換擋完成后，才進(jìn)入下一單節(jié)。實現(xiàn)了高效安全的工作?？蛻粢哺械綕M意。