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

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