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。
齿轮式主轴换档设定手册
内容:
一、具体配置及设计要求
主轴与电机采用二级齿轮箱结构连接,内径55传动比分别为:
一档:主轴:电机=910:4028
二档:主轴:电机=2065:2279
高低档转速设计要求:
一档主轴转速1400rpm
二档主轴转速6000rpm
最低主轴转速10rpm
最高主轴转速6000rpm
主轴电机为α15/7000i,最高转速7000转/分,主轴未装编码器,采用外部接近开关(1转信号)+电机速度传感器做位置反馈。
二、连接示意图:
2.αi/βi放大器外部一转信号设定
3.主轴换挡设定
4.公式计算设定:
5.注意事项:
确认完成设置后,检查高/低档齿轮CTH1ACTH2A对应信号
SYSTEM→PMCMNT→信号→输入G70.3→搜索
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