用PMC指令控制大型落地式铣镗加工中心主轴齿轮档第四档转速及速度保护.pdf

用 P MC指令 控制大型落地式铣镗 加工中心主轴 齿轮档第 四档转速及速度保 护 张奇志 李金友 汉川数控机床股份公司技术 中心 陕西 汉中 7 2 3 0 0 0 首都航天机械公司 北京 1 0 0 0 7 6 摘 要 F A NU C系统主轴换档速度在N r 中心机床只能填写3个档位 而 HP B C系列机床主轴箱采用 2组液 压缸 4个齿轮档 为实现主轴 4个档位正常工作 将第4档速度控制由 P MC控制 叙述 了将主轴给 定转速 S指令 通过 P MC程序功能指令的计算 将计算出的值输入到 F A N UC系统 G 3 2地址中 通过 P MC指令实现主轴齿轮档第四档转速的控制 镗杆在伸 出一定长度时 为保护镗杆 主轴速度要求在 伸出最长 8 0 0 i n n 1 时为 1 0 0 0 r min 根据主轴伸 出长度计算主轴许可最大转速的速度保护功能 关键词 P MC控制主轴 保护功能 P MC指令 中图分类号 T G 6 5 9 文献标识码 B Sp i n d l e g e a r s h i f t f o u r t h g e a r s p e e d a n d s p e e d p r o t e ct i o n wi t h PMC co mma n d co n t r o l i n l a r g e f l o o r t y p e mi l l in g b o r in g ma ch i n in g ce n t e r Z HA N G Q i z h i L I J i n y o u H a n ch u a n C N C Ma ch in e T o o l C o L t d H a n z h o n g 7 2 3 0 0 0 C H N C a p it a l S p a ce fl ig h t Ma ch i n e r y C o m p a n y B e i j in g 1 0 0 0 7 6 C HN Abs t r a ct F ANUC CNC g e a r s h ift in ma chi n in g ce n t e r ca n o nl y f il l i n t h r e e g e a r s b u t HPBC s e r ie s ma ch in in g t e n t e r h a s f o u r g e a r t r a n s mis s io n s To r e a l iz e t h e f o u r t h g e a r t r a n s mis s i o n n o w t h e f o u r t h g e a r s hi ft i s co n t r o l l e d b y PMC a n d we t r a n s mit t h e s p in d l e r o t a t io n a l s p e e d t o a d d r e s s G3 2 wi t h PMC p r o g r a m f u n ct io n T h e b o r in g b a r h a v in g a ce r t a in l e n g t h t o p r o t e ct t h e b o r in g ba r s p in d l e s pe e d is l imi t e d t o 1 0 0 0 r m in w h e n t h e b o r in g b a r s t r e t ch e s o u t t h e l o n g e s t 8 0 0 mm a n d a cco r d in g t o t h e s p in d l e e x t e n d in g l e n g t h we ca l cu l a t e pe r mit t e d ma x imum s p e e d wit h s p e e d p r o t e ct i o n f u n ct io n Ke ywo r d s P MC co n t r o l l e d s p in d l e p r o t e ct i o n f u n ct i o n PMC co mma n d F A N U C系统在机床领域控制主轴电动机 主要采 用 C N C系统 向主轴放大器发出指令 主轴放大器控制 主轴电动机 主轴电动机在速度控制方式下旋转并带 动主轴旋转 主轴电动机在带动主轴旋转方式上有很 多种方法 第一种是通过直连或同步带连接方式使 主 轴和主轴电动机 1 1 传送 这种方式主轴 电动机输 出 转速就是主轴转速 当主轴电动机工作在基础速度 以 下时 主轴为恒扭矩工作区间 在这个区间主轴输出功 率是随速度变化而变化 第二种是主轴电动机通过皮 带或齿轮进行主轴电动机与主轴固定减速 比 优点是 可以提高主轴扭矩 缺点是降低 了主轴最高速度 第 种是主轴电动机通过减速机带动主轴 这种减速机一 般有 2级齿轮 通常笔者公司所用机床采用 Z F减速 机 减速 比1 4 这种减速机主轴工作在 1 5 0 0 r m in以 1 5 4 下时 通常齿轮减速 1 4 工作在 1 5 0 0 r m in以上时 减速 比为 1 1 优 点是低 速档 主轴 可以输 出大扭矩及 功率 达到低转速大扭矩T作要求 第四种是主轴 电动 机通过齿轮传动带动主轴 这种减速机构一般用在 主 轴行程长的铣镗类机床及铣镗类加工中心上 中型卧 式铣镗型机床采用 2级齿轮换档 笔者公 司 T K 6 1 1 C T K 6 4 1 1 都是采用 2级齿轮换挡 另一类大型刨 台式 落地式铣镗类加工 中心通常采用 4级齿轮换 档 在 F A N U C一 3 1 i M A加T 中心 系统主轴只有 3档变速 控制 主轴档位参数 3 7 4 1 3 7 4 2 3 7 4 3中填人换档速度 值 当输入主轴转速达到某个值 系统就会输 相应 的 换档 信 号 F 3 4 0 G R 1 0 F 3 4 1 G R 2 0 F 3 4 2 G R 3 0 同时分别用这 3个信号控制机械电磁 阀动作 进行机械换档 当主轴换档超过 3个速度达到 4个速 型 2 O I 度时 一般情况下就会舍去一个换档速度 将主轴换挡 速度设为 3个换档 当机床本身有 4个档位而舍去一 个换档速度 缺点就是主轴转速扭矩不均匀 在某个速 度范 围达不到理想状态 本文就是采用 P MC指令控 制大型卧式铣镗加工 中心主轴齿轮换档的第四档 在这类大型机床上 镗杆伸出距离较长 在伸出一 定长度后 主轴转速如果过高 有可能会造成主轴镗杆 损坏 为了保护主轴和镗杆 将主轴转速限定在一个 安全速度就可以达到保护镗杆 的要求 所 以 以下还 对主轴伸 出长度所 对应 的主轴最高转速进行 简要叙 述 达到安全保护和控制的 目的 1 P MC功z月 匕la 丁4 日 令 首先 以笔者公 司 H P B C 1 3 2 0刨台式铣镗加工中心 为例进行设定 这种机床的 4个换档速度点分别是第 一 档 0 2 4 0 r rai n 第二档 2 4 1 5 0 0 r ra in 第三 档 5 0 1 9 0 0 r rain 第四档 9 0 1 2 5 0 0 r rai n 主 轴齿轮减速 比分别 是第一档 1 2 1 9 0 第 二档 1 8 9 6 第三档 1 5 7 8 第四档 1 2 3 7 1 1 功能指令 主轴 P MC控制是通过 F A N U C系统 P MC程序控 制器对所连接各主轴的主轴 电动机旋转速度和极性进 行控制 可以通过 P MC对所连接主轴 的主轴 电动机 旋转速度和极性进行控制 第一主轴 第二主轴 独立 提供有相对所有 主轴 的接 口 所 以可通过 P MC梯 图 在用户侧进行独立 的主轴控制 系统向主轴电动机输 出主轴电动机速度指令选择信号 G 3 3 7 S I N D 主轴 电动机指令极性选择信号 G 3 3 6 S S I N 2 主轴电动机 指令极性指令信号 G 3 3 5 S G N 主轴 电动机速度指 令信号 G 3 2 R 0 1 I R 1 2 I S 1 2位代码信号是经过 C N C侧 的主轴控制处理后计算 出来 的 向第一主轴 的 输出信息 该信息 即使在 由 P MC侧进行主轴控制 的 期问 也将 向 C N C的 S指令换算为主轴输 出而被输 出 通过 P MC程序控制 G 3 3 7为 1 选择 P MC控制 主轴 G 3 3 7为 0 选择 C N C控制主轴 G 3 3 6为 1 主 轴正方向旋转 G 3 3 6为 0 主轴 负方 向旋转 当以上 条件满足再进行 G 3 3 5为 1设定 给出 C 3 2旋 转速 度 主轴开始旋转 1 2 P MC功能中对各主轴 电动机进行的控制 对各主轴 电动机进行 主轴 电动机 的速度 转速 的指定 主轴电动机输出极性 旋转方 向 的指定 通 常由 C N C就第一主轴执行这些控制 此外 带有多主 轴控制功能的情况下 参数 MS P N O 8 1 3 3 3 1 第 二主轴也受到 C N C的主轴控制 本功能中 可分别就 1b等 U 牛 帚 l 朋 主轴 电动机 的速度指定 和输 出极性 的指定 进 行 由 C N C还是 P MC控制方式的切换 1 3 P MC指定主轴 电动机速度的情形 基于 S I N D x信号 的 C N C控制 P MC控制的切换 需要将 由 P MC侧计算的主轴 电动机速度数据向主轴 控制信号 R 0 1 I R 1 2 I 的设定 在 由 P MC指定主轴 电 动机速度的状 态下 C N C的主轴控制 具有的 与主轴 速度指令相关的信号 主轴速度倍率 和参数 最高转 速 不受影响 主轴 电动机速度是通过下面的计算式 求得的 0 4 0 9 5的数据 主轴电动机速 度数据 主轴 电动机转速 主轴 电动机最高转速 X 4 0 9 5 1 4 H P B C 1 3 2 0机床 控 制要 求 1 4 1 轴 4档转速计算 主轴速度要求 范围 9 0 1 2 5 0 0 r m in 第 四档齿 轮减速比为 1 2 3 6 5 7 7 5 4 根据 以上数据求的主轴 电 动机转速范围就是 最低速度为 9 0 1 X 2 3 6 5 7 7 5 4 2 1 3 2 r ra in 最高速度为 2 5 0 0 X 2 3 6 5 7 7 5 4 5 9 1 6 r ra in 根据上面的公式得出主轴电动机低速速度数据 2 1 3 2 7 0 0 0 X 4 0 9 5 1 2 4 7 主轴 电动机 高速速度 数据 5 9 1 6 7 0 0 0 X4 0 9 5 3 4 6 0 主轴 电动机速 度数据就在 1 2 4 7 3 4 6 0之间 曲线如图 1 1 4 2 镗杆伸出主轴转速保护功能 主轴最大速度为 1 0 0 0 r m in 主 轴 r i o 需要计 算