數(shù)控加工中心主軸自動(dòng)換擋的控制與調(diào)試

數(shù)控加工中心在加工過(guò)程中，要求主軸有寬的調(diào)速范圍并能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，在低速時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更大轉(zhuǎn)矩的輸出，以滿足重切削的需要：，主軸變速系統(tǒng)根據(jù)控制方式的不同可以分為模擬主軸系統(tǒng)（變頻器控制）和伺服主軸系統(tǒng)，通過(guò)交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)和減速齒輪帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成分段無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)主軸換擋分為T型和M型兩種方式。T換擋通過(guò)M代碼（M4I -M43)進(jìn)行控制，當(dāng)加工程序讀到換擋M代碼指令時(shí)，l’M(:發(fā)出換擋控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)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(hào)。M換擋是CNC系統(tǒng)根據(jù)所給出的S指令自動(dòng)切換擋位，首先執(zhí)行S功能，檢測(cè)給定的主軸轉(zhuǎn)速,根據(jù)所在的速度范圍<:N(:發(fā)給PM(:換擋信號(hào),PMC驅(qū)動(dòng)外部機(jī)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(qū)別在于：若不同擋位的切換在主軸電機(jī)達(dá)到同一固定的值進(jìn)行，則稱為A方式換擋；若不同擋位的切換點(diǎn)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致，則稱為B方式換擋11、本文結(jié)合自己經(jīng)驗(yàn)，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(diào)試方法〃

主軸換擋原理

數(shù)控加工中心中為充分發(fā)揮主軸電動(dòng)機(jī)的切削功率，滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求，主軸通常采用二級(jí)或三級(jí)齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)行換擋，每一擋由電氣控制實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸齒輪換擋采用電磁閥控制液壓油缸驅(qū)動(dòng)撥叉機(jī)構(gòu)完成自動(dòng)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(dòng)，為了提高低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩，改為用齒輪傳動(dòng)代替原來(lái)的同步帶傳動(dòng),形成高、中、低三擋齒輪傳動(dòng)，其中，高速擋傳動(dòng)比Z3 : Z4為K) : 13;中速擋的傳動(dòng)比Z5 : Z6為丨1) : 低速擋的傳動(dòng)比ZI : Z2為20 : 91),,主軸電動(dòng)機(jī)

采用原加工中心配置的F,.__\NII(:伺服電機(jī)，主軸電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)連接到主軸放大器.IYA2接口。三位液壓油缸是換擋操作的執(zhí)行元件，通過(guò)撥叉機(jī)構(gòu)推動(dòng)相應(yīng)的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)高、中、低三擋的變換功能，三位液壓油缸通過(guò)三組電磁閥控制，B丨、A1、A2為三位液壓油缸的進(jìn)油或回油口此外，換擋機(jī)構(gòu)上裝有擋位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，提供低、中、高三擋的擋位到位信號(hào)。

結(jié)束語(yǔ)：

數(shù)控加工中心主軸自動(dòng)換擋功能在改善了加工中心加工效率的同時(shí)，提高了主軸的調(diào)速范圍，具有變速范圍寬、輸出扭矩大的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)串行主軸自動(dòng)換擋中機(jī)械傳動(dòng)比的計(jì)算，合^設(shè)置參數(shù)并編寫相關(guān)的PMC控制程序,使主軸能夠在髙、中、低三擋之間實(shí)現(xiàn)切換,在不同轉(zhuǎn)速下，工作在合適的擋位。最終機(jī)電聯(lián)調(diào)的結(jié)果表明，主軸換擋過(guò)程流暢，擋位切換符合設(shè)計(jì)要求，換擋中無(wú)脫擋現(xiàn)象發(fā)生。