為了滿足用戶的切削要求, 充分發(fā)揮主軸電動(dòng)機(jī)的切削功率, 主軸速度一般被劃分成幾檔, 其檔位轉(zhuǎn)換靠齒輪變速箱來實(shí)現(xiàn)。以主軸電動(dòng)機(jī)的最高限定速度來劃分, 主軸的換檔存在著兩種形式。一種是主軸各個(gè)檔位的最高轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)最高速度相同。例如我廠的 XH756 臥式加工中心。另一種是主軸各個(gè)檔位的最高轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)最高限定速度不同。這種情況主要是在機(jī)械設(shè)計(jì)中由于某些原因而作特殊設(shè)計(jì)時(shí), 需要電氣進(jìn)行完善。例如我廠的XH716 立式加工中心。

FANUC-0i 數(shù)控系統(tǒng)充分考慮了這兩種情況 , 把它們分為齒輪換檔方式A 和B 。下面以我廠的XH756 和XH716 為例簡(jiǎn)要介紹齒輪換檔參數(shù)的巧妙應(yīng)用。

1 齒輪換檔方式A

如圖1 所示, 主軸的3 檔位所對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)最高限定速度是相同的。例如我廠的XH756 臥式加工中心, 主軸低檔的齒輪傳動(dòng)比為11:108, 中檔的齒輪傳動(dòng)比為11:36, 高檔的齒輪傳動(dòng)比為11:12; 機(jī)械設(shè)計(jì)要求主軸低檔時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍是0-458r/min, 中檔的轉(zhuǎn)速范圍是459-1375r/min, 高檔的轉(zhuǎn)速范圍是1376-4125r/min, 主軸電動(dòng)機(jī)的最低速度限定為 150r/min。主軸電動(dòng)機(jī)給定電壓為10V 時(shí) , 對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)速度為6000r/min。通過計(jì)算可知各個(gè)檔位的主軸電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速相同，均為4500r/min。此時(shí)參數(shù)應(yīng)設(shè)定如下：

參數(shù)N0.3736( 主軸速度上限,Vmax=4095×主軸電動(dòng)機(jī)速度上限/指令電壓 10V 的主軸電動(dòng)機(jī)速度) 設(shè)定為4095 × 4500/6000=3071。

參數(shù)N0.3735( 主軸速度下限,Vmax=4095×主軸電動(dòng)機(jī)速度下限 / 指令電壓為 10V 的主軸電動(dòng)機(jī)速度) 設(shè)定為4095 ×150/6000=102。

參數(shù)N0.3741( 指令電壓10V 時(shí)對(duì)應(yīng)的主軸速度A, 低檔 ) 設(shè)定為6000 ×11/108=611。

參數(shù)N0.3742( 指令電壓10V 時(shí)對(duì)應(yīng)的主軸速度B, 中檔 ) 設(shè)定為6000 ×11/12=1833 。

參數(shù)N0.3743( 指令電壓10V 時(shí)對(duì)應(yīng)的主軸速度C, 高檔 ) 設(shè)定為6000 ×11/12=5500 。

按照以上參數(shù)設(shè)定, 該機(jī)床速度范圍合理覆蓋, 并在PMC 程序中自動(dòng)判別, 合理選擇檔位。

圖1

2 齒輪換檔方式B 如圖2 所示, 主軸的3 個(gè)檔位所對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)最高限定速度是不同的。

例如主軸低檔齒輪傳動(dòng)比為11:108, 主軸中檔齒輪傳動(dòng)比為260:1071, 主軸高檔齒輪傳動(dòng)比為169: 238, 而機(jī)械設(shè)計(jì)要求主軸低檔的轉(zhuǎn)速范圍是0-401r/min, 主軸中擋的轉(zhuǎn)速范圍是402-1109r/min, 主軸高檔的轉(zhuǎn)速范圍是1110-3000r/min。主軸電動(dòng)機(jī)給定電壓為10V 時(shí), 對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為6000r/min, 主軸電動(dòng)機(jī)的速度下限為150r/min。計(jì)算可知, 主軸低檔使用的電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為401×108/11=3937r/min, 主軸中檔使用的電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為1109×1071/260=4568r/min, 主軸高檔使用的電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為4000×238/169=5633r/min,3個(gè)檔位所對(duì)應(yīng)的主軸電動(dòng)機(jī)最高限定速度各不相同。此時(shí), 參數(shù)N0.3736 設(shè)定為4095 ×5633/6000=3844( 以主軸電動(dòng)機(jī)速度最高檔位設(shè)定, 此例為高檔), 參數(shù)NO.3735 設(shè)定為4095×150/6000=102, 參數(shù)NO.3741設(shè)定為6000 ×11/108=611, 參數(shù)N0.3742 設(shè)定為6000× 260/1071=1457, 參數(shù)N0.3743 設(shè)定為6000×169/238=4260。

僅按以上參數(shù)設(shè)定后, 主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速低檔將為15 - 573r/min, 中檔將為574 - 1367r/min, 高檔將為1367 - 4000r/min。 這就不符合機(jī)械設(shè)計(jì)要求, 給自動(dòng)判別帶來困難。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷, 在齒輪換檔方式B中, 可以使用參數(shù)NO.3751 和 NO.3752來限制主軸的轉(zhuǎn)速。

參數(shù) N0.3751( 主軸從低檔切換到中檔時(shí)切換點(diǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)速度,Vmaxl=4095×低檔時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)速度上限 / 指令電壓為10V的主軸電動(dòng)機(jī)速度) 設(shè)定為4095×3937/6000=2687。

參數(shù) N0.3752( 主軸從中檔切換到高檔時(shí)切換點(diǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)速度,Vmaxh=4095×高檔時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)速度上限 / 指令電壓為10V 的主軸電動(dòng)機(jī)速度) 設(shè)定為4095×4568/6000=3118。

此方式參數(shù)的設(shè)定, 合理解決了各檔主軸電動(dòng)機(jī)上限速度不同給自動(dòng)換檔帶來的麻煩。

圖2

3　結(jié)束語

通過以上事例的分析, 我們必須充分結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn), 結(jié)合PMC 程序的要求, 合理使用數(shù)控系統(tǒng)提供的參數(shù)功能, 對(duì)控制系統(tǒng)的功能做到盡善盡美的應(yīng)用。