三菱CNC如何实现主轴换挡

摘要：本文叙述了在三菱数控系统中实现主轴自动换挡的参数设置和PLC程序的编制方法。
关键词：主轴换挡  三菱CNC
       很多具有特殊用途的车床和铣床为了获得不同的切削力，其主轴需要以不同的转速工作。其变速方式常见的有使用齿轮变速箱通过不同的齿轮档位变速。笔者利用在三菱E68CNC系统为客户改造一台仿形铣床，该铣床具有双铣头和4主轴档。要求改造后的铣床能自动换轴换挡，在三菱E68CNC上实现主轴自动换挡，需在PLC梯形图上编制相关的程序并且在参数上做相应的设置。现结合仿形铣床的改造过程介绍实现主轴换挡的方法。
   一．   对相关主轴参数的说明：
       三菱CNC中有一组参数专门用于设置主轴换挡运行，其功能如下：
       （1）   参数#3001――#3004  是NC控制器输出的S指令模拟量达到最大值10V时各档位的最大值。
     #3001―――第1档速度;        #3002―――第2档速度;
     #3003―――第3档速度;        #3004―――第4档速度;
     主轴在第1――-第4档的速度。由电机的额定速度和齿轮比确定。此次改造的仿形铣床其主轴电机是由变频器驱动的普通电机，
     其电机额定速度  =1500转/M;
     在第1档速度＝1500转/M   设定  #3001＝1500;
     在第2档速度＝750转/M    设定  #3002＝750;
     在第3档速度＝300转/M    设定   #3003＝300;
     在第4档速度＝100转/M    设定   #3004＝100;
       （2）主轴最大速度
       #3005——-3008这一组参数主要用于划分速度区间。
     #3005―――第1档位的最大速度;
     #3006―――第2档位的最大速度;
     #3007―――第3档位的最大速度;
     #3008―――第4档位的最大速度;
        主轴最大速度参数（#3005——-#3008）和由系统发出的“主轴齿轮换档”（X225,X226）信号关系如下：
     ①.当S指令发出的主轴速度在S0——-#3005设定值范围时：X226=0  X225=0
     ②.当S指令发出的主轴速度在“#3005设定值+1——-#3006设定值范围时：X226=0  X225=1
     ③.当S指令发出的主轴速度在“#3006设定值+1——-#3007设定值范围时：X226=1   X225=0
     ④.当S指令发出的主轴速度超过#3008设定值规定的范围时：X226=1  X225=1
X225,X226的信号将与“主轴功能选通”（SF1）同时输出。
       这样，可以利用X225,X226,获取加工程序中主轴转速的命令值。从而去发出相关的换挡信号。
       （3）主轴换挡速度参数
       主轴换挡既不能高速也不能静止。高速换挡会损坏齿轮。静止不一定能啮合得上。所以必须一边低速旋转，一边实施换挡。
       主轴换挡的速度可以通过参数#3009―――#3012设置。但必须注意设置成足够低速。
       以上参数在主轴运行前必须设置完成，换挡速度应该根据换挡时是否引起齿轮冲击而适当调整。
   二．与换挡相关的PLC 接口信号
       X225,X226 这两个信号的功能如上所述，当加工程序的主轴转速指令S发生变化，X225,X226的组合变化表征了主轴应该处于那一级档位，利用X225,X226的组合变化可以发出换挡指令。
       Y294——-主轴停止信号。当Y294=ON时，NC控制器发出的模拟量信号＝0，主轴因而停止运动。当Y294=OFF时，主轴以原 设定的速度运行，这个信号一般与Y295同时使用。
       Y295——-主轴换挡。这个信号Y295=ON时，系统进入换挡状态。主轴以#3009－#3012 所设定的速度运行。
       当Y295=OFF时， 主轴以#3001――#3004设定的速度运行。注意在换挡时，Y294—主轴停止信号必须先接通，而且在整个换挡期间必须一直接通。Y295是主轴换挡程序中的一个最重要的信号。
       Y290,Y291——-主轴换挡完成。这两个信号的组合变化表示了那一级主轴档位被选定。一般对应于每一档位有一外部行程开关，当其被压下时，表示该档位换挡完成。
      用外部开关来驱动Y290,Y291,以表征那一级档位换挡完成这个信号很重要。因为档位一旦选定，其对应的运行速度就由#3001―――#3004确定了。换挡速度也由档位确定。
   
三.主轴换挡的PLC处理
       （1）由X225,X226 的组合信号来发出换挡指令。该信号的组合可以根据S指令的变化来发出选择换到第几档的指令。如图1
   
图1. 取用X225的信号发出换挡指令
       （2）.发出“主轴停止Y294=ON”，并且使之保持一直到“换挡完成”，如图2：
   
图2.  发出主轴停止信号
       （3）.延迟0.2秒后发出“主轴换挡Y295=ON”指令。并且使之保持一直到“换挡完成”。如图3.
   
图3  启动主轴换挡速度
       （4）.适当延迟一时间，（其目的是让高速旋转的主轴速度降低并稳定到换挡速度），再发出实际驱动换挡电磁阀的指令。
       （5）.用外部开关来检测换挡的完成情况。当某一档位换挡完成后，即驱动相关的“换挡完成Y290,Y291信号”。如图4。
       同时驱动“换挡完成Y225”.
   
图4  换挡完成
       （6）.用Y225信号来切断“主轴停止Y294”，“主轴换挡Y225”.
       使“Y294=OFF,  Y295=OFF”。
       （7）.对S指令完成信号的处理：
       在一般的未有主轴换挡的PLC程序中，当S指令发出，其选通信号X234=ON,其完成返回信号通常是（FIN）Y226。但在有换挡要求的PLC程序中，其返回完成信号用（GFIN Y225）更合适。
      经过以上的参数设置和编制适用的PLC程序，在加工程序中发出主轴运行的S指令后，系统能自动选择换挡到设定的档位，并且，在换挡完成后，才进入下一单节。实现了高效安全的工作。客户也感到满意。
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