數控加工中心在加工過程中，要求主軸有寬的調速范圍并能實現無級調速，在低速時能夠實現更大轉矩的輸出，以滿足重切削的需要：，主軸變速系統根據控制方式的不同可以分為模擬主軸系統（變頻器控制）和伺服主軸系統，通過交流主軸電動機通過帶傳動和減速齒輪帶動主軸旋轉，構成分段無極調速系統u

FANUC數控系統主軸換擋分為T型和M型兩種方式。T換擋通過M代碼（M4I -M43)進行控制，當加工程序讀到換擋M代碼指令時，l’M(:發出換擋控制信號，驅動機械變速裝置更換擋位，完成換擋后l’M(:給CNC以換擋完成信號。M換擋是CNC系統根據所給出的S指令自動切換擋位，首先執行S功能，檢測給定的主軸轉速,根據所在的速度范圍<:N(:發給PM(:換擋信號,PMC驅動外部機械裝置（如液壓撥叉）完成擋位的切換M型換擋又有方式和方式B兩種類型，區別在于：若不同擋位的切換在主軸電機達到同一固定的值進行，則稱為A方式換擋；若不同擋位的切換點主軸電機轉速不一致，則稱為B方式換擋11、本文結合自己經驗，給出某加工中心改造中采用串行主軸M型換擋的控制及調試方法〃

1主軸換擋原理

數控加工中心中為充分發揮主軸電動機的切削功率，滿足低速大轉矩的要求，主軸通常采用二級或三級齒輪傳動裝置進行換擋，每一擋由電氣控制實現無級調速，主軸齒輪換擋采用電磁閥控制液壓油缸驅動撥叉機構完成自

動切換1,1。

換擋的示意圖如圖]所示，原加工中心采用同步帶傳動，為了提高低速時輸出轉矩，改為用齒輪傳動代替原來的同步帶傳動,形成高、中、低三擋齒輪傳動，其中，高速擋傳動比Z3 : Z4為K) : 13;中速擋的傳動比Z5 : Z6為丨1) : 低速擋的傳動比ZI : Z2為20 : 91),,主軸電動機

采用原加工中心配置的F,.__\NII(:伺服電機，主軸電機編碼器的反饋信號連接到主軸放大器.IYA2接口。三位液壓油缸是換擋操作的執行元件，通過撥叉機構推動相應的齒輪嚙合，實現高、中、低三擋的變換功能，三位液壓油缸通過三組電磁閥控制，B丨、A1、A2為三位液壓油缸的進油或回油口此外，換擋機構上裝有擋位檢測開關，提供低、中、高三擋的擋位到位信號。

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數控加工中心主軸自動換擋功能在改善了加工中心加工效率的同時，提高了主軸的調速范圍，具有變速范圍寬、輸出扭矩大的特點。通過對串行主軸自動換擋中機械傳動比的計算，合^設置參數并編寫相關的PMC控制程序,使主軸能夠在髙、中、低三擋之間實現切換,在不同轉速下，工作在合適的擋位。最終機電聯調的結果表明，主軸換擋過程流暢，擋位切換符合設計要求，換擋中無脫擋現象發生。