基于FANUC系統的三檔齒輪主軸自動換檔應用開發

趙雷鳴

通用技術集團大連機床有限責任公司 遼寧 大連116620

一、換檔方式介紹

加工中心主軸齒輪自動換檔最高支持3檔,分兩種方式,方式A,方式B。

方式A換檔速度為各齒輪對應的主軸最大轉速,此速度由硬件條件即主軸箱齒輪比決定,確定了齒輪比也就確定了換檔速度。此方式下換檔速度唯一,不可改變。

方式B換檔速度是可以改變取決于參數設定,但其各檔位速度不超過方式A中的換檔速度。下圖為方式A換檔的曲線示意圖。

二、換檔動作及PMC控制

1.換檔動作

當加工程序中執行Sxxxx主軸速度指令后,系統根據主軸速度指令自動判別出主軸當前旋轉速度指令所需正確檔位,主軸以低速旋轉且通過氣動或液壓執行機構推動齒輪直至檔位齒輪咬合,換檔動作完成。

2.PMC控制原理

(1)根據S 指令,系統會發出齒輪選擇信號GR1 O (F34.0)、GR2 O(F34.1 )、GR3O (F34.2 )到PMC,根據齒輪選擇信號選擇相應檔位,具體對應如下表。

(2)控制G70.4 主軸反轉指令信號,G70.5 主軸正轉指令信號,控制G29.5 以齒輪換檔速度(參數3732)低速旋轉主軸。

(3)根據所需檔位,經過PMC 互鎖和其他必要條件處理后控制輸出Y4.0 、Y4.1 、Y4.2 分別對應主軸高、中、低檔氣動或液壓電磁閥執行動作。

(4)主軸以低速旋轉且氣動或液壓執行機構推動齒輪咬合,高、中、低三個檔位均配有發令信號,分別為X5.0 、X5.1 、X5.2 ,當所需檔位發令信號發令檔位動作完成。

其次，外科醫生也需有不斷創新的新手術技術。“為何扁桃體手術用以前的手術方式切除后需要住院3～4天，現在的方法不需要？不僅是支付政策問題，還有在很大程度上依賴于手術技術的改進提升，比如現在，扁桃體切除快速手術出院的核心，其實就是控制不出血。”

(5)根據檔位發令信號X5.0 、X5.1 、X5.2 ,控制G70.3 、G70.2 齒輪選擇信號,通知系統當前所在檔位及系統調用正確的檔位參數,自動換檔完成。

為保證換檔系統的安全性,PMC實時檢測檔位執行與檔位發令信號狀態,換檔動作未完成超時或換檔后檔位信號丟失時,PMC會發生報警。

齒輪選擇信號咬合/齒輪信號CNC→PMC PMC→CNC GR3O(F34.2)GR2O(F34.1)GR1O(F34.0)選擇齒輪CTH1A(G70.3)CTH2A(G70.2)000第1級00011第2級01100第3級10

三、參數設定

參數的設定是整個主軸自動換檔中重要的一環。以下齒輪選擇信號與咬合/齒輪信號參數設定必須正確,才能保證齒輪旋轉速度及顯示速度正常。

1.檔位參數設定

根據以下參數計算出各齒輪選擇信號GR1 O (F34.0 )、GR2O(F34.1 )、GR3O(F34.2)相關參數。

3705#2,0:方式A ;1:方式B,設定值0;

3741,齒輪1主軸最大轉速,設定值7000/704*57=567;

3742,齒輪2主軸最大轉速,設定值7000/59*19=2254;

3743,齒輪3主軸最大轉速,設定值7000/295*287=6810;

3735,主軸電機最低鉗制速度,設定值0;

3736,主軸電機最高鉗制速度,設定值6000/287*295/7000*4095=3608。

注1:在某些特殊機床中,主軸額定轉速較小,使得高檔電機最高速度小于中低檔電機的最高速度,此時應重新考慮新的換檔切換速度。2.主軸與主軸電機之間的齒輪比設定參數4056-4059為執行基于串行主軸的主軸定位時,主軸與主軸電機之間的齒輪比,4056-4059調用齒輪比取決于PMC 中CTH1 A(G70.3)、CTH2A(G70.2)的值,對應關系如下所示。

主軸和電機的齒輪比4056=1235(CTH1 A(G70.3)=0,CTH2 A(G70.2)=0);

主軸和電機的齒輪比4057=311(CTH1A(G70.3 )=0,CTH2A(G70.2 )=1);

主軸和電機的齒輪比4058=103(CTH1A(G70.3 )=1,CTH2A(G70.2 )=0);

主軸和電機的齒輪比4059=100(CTH1 A(G70.3 )=1,CTH2A(G70.2 )=1)。2)的值,對應關系如下所示。

電機傳感器與主軸之前的齒輪比分母4171=704、分子4172=57,(CTH1 A(G70.3 )=0,CTH2A(G70.2 )=0);

電機傳感器與主軸之前的齒輪比分母4651=59、分子4652=19,(CTH1A(G70.3 )=0,CTH2A(G70.2 )=1);

電機傳感器與主軸之前的齒輪比分母4653=295、分子4654=287,(CTH1 A(G70.3 )=1,CTH2A(G70.2 )=0);

電機傳感器與主軸之前的齒輪比分母4173=0、分子4174=0,(CTH1A(G70.3 )=0,CTH2A(G70.2 )=0)。

注1:當4651=0或4652=0時,該檔(CTH1A=0,CTH2A=1)被認為設置值與4171,4172值(CTH1 A=0,CTH2 A=0)相同;當4653=0或4654=0時,該檔(CTH1 A=1,CTH2 A=0)被認為設置值4173,4174值(CTH1 A=1,CTH2A=1)相同。

注2:4171-4174,4651-4654參數設錯不影響主軸實際旋轉轉速,只對顯示的主軸速度有影響。

四、總結

本文所述實現了自動三檔齒輪主軸換檔的實現,并在實際機床中使用應用,安全穩定,簡化了并方便了加工中換檔的切換應用,其對兩檔齒輪換檔也同樣適用,且更為簡單。