CKA6163数控机床换挡机构原理

CKA6163 数控车床变速原理 一台安阳鑫盛产的数控 CKA6163 采用 FANUC 0i Mate TC 系统 变速机构既有机械 还有液压 还有 PMC 比较复杂 现将变速机 构的原理整理如下 一 变速机构原理 该机床的主轴变速是通过手动换挡和自动换挡结合进行的 手动有 A B C 三个档位 自动有 S1 S2 S3 S4 S5 S6 六档 其中有几个档位转速是重合的 故共计有 12 种转速 自动换 挡是通过 CNC 控制电磁阀 电磁阀带动拨叉 拨叉又带动齿 轮实现的 主电机通过皮带轮带动 I 轴 离合器轴 通过高速或低速 离合器吸合 带动 II 轴 通过 III 轴 换挡轴 与 II 轴啮合的 三联齿的啮合 将动力最后传递至卡盘 二 变速过程 数控系统发出变速信号 I 轴油缸 高低速离合器 复位 制动油缸制动 主轴停止 制动油缸放松 液压马达转动 同 时三联油缸带动三联齿位移 齿轮到位后触动行程开关返回变 速完信号 主轴启动 三 电路控制 电路采用 PMC 控制继电器 然后再控制液压阀实现的 电路 图如下 YV1高速YV2低速YV3刹车 YV6 S1S2YV5 S3S4 YV1高速 S5S6S3S4S1S2 四 PMC 程序 现将 PMC 的换挡部分的梯图附后 变速的详细过程如下 1 首先在 MDI 方式下 输入 M03 经 M 代码译码后 保存到 R0030 寄存器中 使得 R30 0 1 M 译码见表一 在换挡前 应该按下复位键 使得高速或低速离合器脱开 表一 M 代码译码值表 M 代码R30 值 M03 0000 0001 M04 0000 0010 M05 0000 0100 M08 0010 0000 M09 0100 0000 2 然后 R81 0 闭合 为 Y4 4 或 Y4 5 闭合做准备 Y4 4 为低速 离合器 Y4 5 为高速离合器 3 在 MDI 方式下 输入想要的转速范围 比如 S6 这时经 过 S 代码译码 将译码结果保存在 R0080 中 具体的 S 译 码转换表见表二 表二 S 译码值转换表 S 代码R80 值 S6 0010 0000 S5 0001 0000 S4 0000 1000 S3 0000 0100 S2 0000 0010 S1 0000 0001 4 高速和低速离合器脱开 刹车吸合 将主轴刹住 延时后 松开 油马达低速运转 经过译码后 PMC 控制三位油缸 的位置 即相应的换挡齿轮的位置 到位后压住相应的行 程开关 最后高速或低速离合器吸合完成换挡过程 5 举例说明 1 不需变换齿轮时的换挡 S6 经过译码后 R80 里面的内容为 0010 0000 这时 R82 5 接通 若之前的档位是 S5 或 S6 即三位油缸的位置已对 X8 1 已经压下 则 R83 3 接通 R82 5 和 R83 3 导通后 引起 Y4 4 导通 低速离合器吸合 主轴正转 Y5 5 和 Y5 4 未导通 故三位油缸处于中间状态 S5S6 行程开关继续压下 最后 G4 3 吸合 换挡完成 2 需变换齿轮时的换挡 若原来的档位为 S1S2 即 X8 0 压下 要换成 S3 档 输入 S3 译码后 R81 6 和 R83 5 吸合 但是 Y4 4 和 Y4 5 都 不能吸合 14 定时器开始计数 同时 Y4 7 吸合 进行刹车 当 14 定时器定时时间到 Y4 7 断开 Y4 6 吸合 液压马达开 始低速运转 这时高速离合器和低速离合器均未吸合 主轴开 始低速旋转 为更换齿轮做准备 这时 13 定时器启动 延时时间到后 R84 3 接通 同时启 动 12 定时器 延时时间到后 R84 2 接通 R84 3 断开 引起 R84 2 也断开 回到刚开始状态 只要 Y4 4 或 Y4 5 没有吸合 R84 3 将间歇导通 译码后 R83 5 吸合 使得 Y5 4 通电 进行换挡 若正好两个 齿轮齿顶齿 换挡失败 R84 3 导通后 Y5 4 失电 Y5 5 得电 然后 再次 Y5 4 导通换挡 若换挡成功 X8 2 行程开关压上 Y5 4 和 Y4 5 吸合 高速离合器闭合 液压马达 Y4 6 断开 R84 2 及 R84 3 也断开 退出间歇导通状态 最后给 CNC 一个 G4 3 完成信号 将 MDI 输入的 S1 消掉 换挡完成 主轴正转 不同转速下 各个电磁阀状态表见表三 表三 不同转速下电磁阀状态表 YV1YV2YV3YV4YV5YV6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 油马达 刹车 R80 0 X8 4 R81 3 急停 常闭 R80 2 R80 3R80 4 R80 5 R80 0 X8 4 R81 5 急停 常闭 R80 1 R80 3R80 4 R80 5 S2译码 S代码互锁 S2译码 S代码互锁 S1译码 S代码互锁 S1译码 主轴正转寄存器 自锁 M03译码寄存器 ACT X10 3 Y5 2 X10 6 X8 4 Y5 2 急停 常闭 主电机启动 主电机启动 X5 3 Y6 5 主电机启动灯 主电机停 主电机过载 自锁 F9 5 F9 4 DM30 DM02 G8 7 ERS外部复位 M译码信号 F7 0F1 3 SUB 25 F0010 R0030 1 3DECB 辅助功能选通 DNC分配结束 M代码译码 R30 0 R81 0 R30 2 X8 4F1 1 X10 6 R81 0 急停 常闭 RST 主电机停 常闭 F7 2F1 3 SUB 25 F0022 R0080 1 1DECB S代码译码 主轴速度选通 DNC分配结束 R80 0 R81 2 R81 1 X8 4 R81 2 急停 常闭 R80 1 X8 4 R81 1 急停 常闭 R80 2 R80 3R80 4 R80 5 R80 1 R81 4 R81 3 X8 4 R81 4 急停 常闭 R80 2 R81 6 R81 5 X8 4 R81 6 急停 常闭 R80 0 X8 4 R81 7 急停 常闭 R80 1R80 2R80 4 R80 5 S代码互锁 S3译码 S3译码 R80 3 R82 1 R81 7 X8 4 R82 1 急停 常闭 R80 4 R82 3 R82 2 X8 4 R82 3 急停 常闭 R80 0 X8 4 R82 2 急停 常闭 R80 1 R80 2R80 3 R80 5 R80 5 R82 6 R82 5 X8 4 R82 5 急停 常闭 R80 0 X8 4 R82 4 急停 常闭 R80 1 R80 2 R80 3 R80 4 F40 1 F40 0 R83 0 F40 2 F40 3F40 4 F40 5 F40 6F40 7 F41 1 F41 0 R83 1 F41 2 F41 3F41 4 F41 5 F41 6F41 7 R83 0 R83 1 R83 2 X8 0 R82 6 X8 2 R82 7 X8 1 R83 3 S1S2 S3S4 S5S6 S4译码 S4译码 S代码互锁 S6译码 S6译码 S代码互锁 S5译码 S5译码 实际主轴速度 实际主轴速度 R81 2 R81 6 R82 6 Y4 4R81 0 R84 1 Y4 5 刹车 R82 3 R82 7 R83 3 Y4 7 S1S2 S3S4 S5S6 R82 3 R82 5 R83 4 R83 2 R83 5R83 6 R81 6 R82 1 R83 5 R83 5 R83 2 R83 4R83 6 R81 2 R81 4 R83 6 R83 6 R83 2 R83 4R83 5 R83 7 R84 1 R83 2 R84 1 F7 2 R84 0 R83 7 F7 2 R84 0 高速YV2 低速互锁 S3译码 S1译码 S5译码 主轴速度选通 主轴速度选通 互锁 互锁 S1译码 S2译码 自锁 自锁 S5译码 S3译码 S4译码 S3S4译码 S1S2译码 主轴正转寄存器 互锁互锁 S6译码 S5S6译码 R81 4 R82 1 R82 6 Y4 5R81 0 R84 1 Y4 4 刹车 R82 5 R82 7 R83 3 Y4 7 S1S2 S3S4 S5S6 R83 6 R84 3 Y5 4 Y5 5 R83 5 R82 6 R84 3 S1S2译码 S1S2 R80 5R86 1 R80 4 R83 5 R84 3 Y5 5 Y5 4 R83 6 R82 7 R84 3 S3S4译码 R80 5R86 0 R80 4 S3S4 R80 0 X8 1 F7 2 R86 0 R80 1 R86 0 K13 0 R80 2 X8 1 F7 2 R86 1 R80 3 R86 1 K13 0 低速YV1 高速互锁 S4译码 S2译码 S6译码 S1S2 YV6 S3S4 YV5 互锁 互锁 S5译码 S6译码 S1译码 S2译码 S3译码 S4译码 主轴速度选通 主轴速度选通 S5S6 S5S6 S3S4译码 S1S2译码 S1S2译码 S3S4译码 S3S4译码 S6译码 S5译码 S1S2译码 主轴正转寄存器 R84 4R84 3 SUB 3 12 TMR F7 2 R84 2 R84 4R84 2 SUB 3 13 TMR F7 2 R84 3 Y4 5 Y4 4 R84 4 Y4 4Y4 5 SUB 3 14 TMR R81 0 R84 5 Y4 4 Y4 5 Y4 7 R84 5 Y4 6X10 1 Y4 5