介绍齿轮换档参数的巧妙应用

    为了满足用户的切削要求， 充分发挥主轴电动机的切削功率， 主轴速度一般被划分成几档， 其档位转换靠齿轮变速箱来实现。以主轴电动机的最高限定速度来划分， 主轴的换档存在着两种形式。一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高速度相同。例如 XH756 卧式加工中心。另一种是主轴各个档位的最高转速所对应的主轴电动机最高限定速度不同。这种情况主要是在机械设计中由于某些原因而作特殊设计时， 需要电气进行完善。例如我厂的XH716 立式加工中心。

    FANUC-0i 数控系统充分考虑了这两种情况 , 把它们分为齿轮换档方式A 和B 。下面以XH756 和XH716 为例简要介绍齿轮换档参数的巧妙应用。

    1 齿轮换档方式A

    如图1 所示， 主轴的3 档位所对应的主轴电动机最高限定速度是相同的。例如我厂的XH756 卧式加工中心， 主轴低档的齿轮传动比为11:108, 中档的齿轮传动比为11:36, 高档的齿轮传动比为11:12; 机械设计要求主轴低档时的转速范围是0-458r/min, 中档的转速范围是459-1375r/min, 高档的转速范围是1376-4125r/min, 主轴电动机的最低速度限定为 150r/min。主轴电动机给定电压为10V 时 , 对应的主轴电动机速度为6000r/min。通过计算可知各个档位的主轴电动机最高转速相同，均为4500r/min。此时参数应设定如下：

    参数N0.3736（ 主轴速度上限，Vmax=4095×主轴电动机速度上限/指令电压 10V 的主轴电动机速度） 设定为4095 × 4500/6000=3071。

    参数N0.3735（ 主轴速度下限，Vmax=4095×主轴电动机速度下限 / 指令电压为 10V 的主轴电动机速度） 设定为4095 ×150/6000=102。

    参数N0.3741（ 指令电压10V 时对应的主轴速度A, 低档 ） 设定为6000 ×11/108=611。

    参数N0.3742（ 指令电压10V 时对应的主轴速度B, 中档 ） 设定为6000 ×11/12=1833 。

    参数N0.3743（ 指令电压10V 时对应的主轴速度C, 高档 ） 设定为6000 ×11/12=5500 。

    按照以上参数设定， 该机床速度范围合理覆盖， 并在PMC 程序中自动判别， 合理选择档位。

    图1

    2 齿轮换档方式B 如图2 所示， 主轴的3 个档位所对应的主轴电动机最高限定速度是不同的。

    例如主轴低档齿轮传动比为11:108, 主轴中档齿轮传动比为260:1071, 主轴高档齿轮传动比为169: 238, 而机械设计要求主轴低档的转速范围是0-401r/min, 主轴中挡的转速范围是402-1109r/min, 主轴高档的转速范围是1110-3000r/min。主轴电动机给定电压为10V 时， 对应的主轴电动机转速为6000r/min, 主轴电动机的速度下限为150r/min。计算可知， 主轴低档使用的电动机最高转速为401×108/11=3937r/min, 主轴中档使用的电动机最高转速为1109×1071/260=4568r/min, 主轴高档使用的电动机最高转速为4000×238/169=5633r/min,3个档位所对应的主轴电动机最高限定速度各不相同。此时， 参数N0.3736 设定为4095 ×5633/6000=3844（ 以主轴电动机速度最高档位设定， 此例为高档）， 参数NO.3735 设定为4095×150/6000=102, 参数NO.3741设定为6000 ×11/108=611, 参数N0.3742 设定为6000× 260/1071=1457, 参数N0.3743 设定为6000×169/238=4260。

    仅按以上参数设定后， 主轴实际转速低档将为15 - 573r/min, 中档将为574 - 1367r/min, 高档将为1367 - 4000r/min。 这就不符合机械设计要求， 给自动判别带来困难。为了弥补这个缺陷， 在齿轮换档方式B中， 可以使用参数NO.3751 和 NO.3752来限制主轴的转速。

    参数 N0.3751（ 主轴从低档切换到中档时切换点的主轴电动机速度，Vmaxl=4095×低档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V的主轴电动机速度） 设定为4095×3937/6000=2687。

    参数 N0.3752（ 主轴从中档切换到高档时切换点的主轴电动机速度，Vmaxh=4095×高档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V 的主轴电动机速度） 设定为4095×4568/6000=3118。

    此方式参数的设定， 合理解决了各档主轴电动机上限速度不同给自动换档带来的麻烦。

    图2

    3　结束语

    通过以上事例的分析， 我们必须充分结合机械设计特点， 结合PMC 程序的要求， 合理使用数控系统提供的参数功能， 对控制系统的功能做到尽善尽美的应用。