FIDIA C1數控系統機床主軸換擋程序實現

陸震環

（常州創勝特爾數控機床設備有限公司 江蘇常州）

現代數控鏜銑機床加工需兼顧高速和大扭矩切削，機床設計時主軸運動多采取齒輪換擋的方式，主軸高擋時齒輪減速比小、轉速高、切削扭矩小；主軸低擋時齒輪減速比大、轉速低、切削扭矩大。目前機床行業普遍采用雙速齒輪箱實現主軸高、低換擋功能，為換擋順暢，換擋過程中主軸必須同時做往復運動（也稱主軸擺動）便于齒輪嚙合。為此，很多數控系統有專門的參數來設置“主軸擺動”、“主軸擺動”方向和時間。FIDIA C1數控系統沒有專門功能實施主軸擺動，以下介紹利用PLC程序修改FIDIA C1數控系統主軸參數，實現“主軸擺動”的功能。

1.雙速齒輪箱電氣控制（圖1）

DUGBON端是主軸低擋PLC輸出，機床主軸需要切換低擋工作時，PLC編程輸出DUGBON=1，控制KA1中間繼電器吸合，雙速齒輪箱開始切換低擋，當DIGBI發信=1，換低擋動作完成；DUGAON端是主軸高擋PLC輸出，機床主軸需要切換高擋工作時，PLC編程輸出DUGAON=1，控制KA2中間繼電器吸合，雙速齒輪箱開始切換高擋，DIGAI是主軸高擋開關信號端，當DIGAI發信=1時，換高擋動作完成。

圖1 機床控制電氣原理

2.主軸擺動解決方案

（1）FIDIA C1系統通過設置系統參數SP1RESCGA值，控制機床換擋時的轉速和方向，但只能是單方向運動。

（2）查閱資料，FIDIA C1系統PLC編程指令WRITEP可通過PLC程序隨時修改系統參數SP1RESCGA。

（3）通過PLC編程指令WRITEP單位時間內修改參數SP1RESCGA的數值和方向，就能達到主軸往復運動。

3.PLC程序

程序流程見圖2，因篇幅關系，這里只介紹PLC程序中換擋控制部分，程序中的一些指令定義也不作詳細描述。

PROCESS GCC-GEAR CHANGE CONTROL

GCCINI：ACL DIGBI ；過程開始，讀入PLC外部主軸低擋信號DIGBI

ACS IDGBI ；把主軸低擋信號DIGBI寫入PLC內部信號IDGBI

ACLDIGAI ；讀入PLC外部主軸高擋信號

ACSIDGAI ；把主軸高擋信號寫入PLC內部信號

ACLUDIGB ；讀PLC內部要求換低擋指令狀態

IFNE JUMP GCC.B ；結果=“1”跳轉到GCC.B標記

ACLUDIGA ；讀PLC內部要求換高擋指令狀態

IFNE JUMP CC.A ；結果=“1”跳轉到 GCC.A 標記

PEND ；過程結束，回到上一個裝載入口GCCINI

GCC.B：ACL DIGBI ；讀入PLC外部主軸低擋信號DIGBI

ACSIDGBI ；把主軸低擋信號DIGBI寫入PLC內部信號IDGBI

IFNE PEND ；結果=“1”過程結束，回到上一個裝載入口GCC.B

LOAD GCC，GCC.1；否則，引導裝載入口GCC.1

GCC.1：WRITEP 10L，“SP1RESCGA” ；把 10 寫入主軸參數“SP1RESCGA”

PAUSE 8 ；等待（8×20=160 ms）時間

WRITEP-10L，“SP1RESCGA” ；把-10寫入主軸參數“SP1RESCGA”

PAUSE 8 ；等待（8×20=160 ms）時間

BSET DUGBON ；置PLC低擋輸出信號DUGBON=“1”

圖2 PLC程序流程

ACLDIGBI ；讀入PLC外部主軸低擋信號DIGBI

IFEQ PEND ；結果=“0”過程結束回到上一個裝載入口GCC.1

PAUSE 30 ；等待（30×20=600 ms）時間

BCLR DUGBON ；清除低擋輸出信號DUGBON，置 DUGBON=“0”

BSET IDGBI ；置低擋內部信號IDGBI=“1”

LOAD GCC，GCCINI ；引導裝載入口，回到GCCINI

PEND ；過程結束

GCC.A:ACL DIGAI ；讀入PLC外部主軸高擋信號DIGAI

ACS IDGAI ；把主軸高擋信號DIGAI寫入PLC內部信號IDGAI

IFNE PEND ；結果=“1”過程結束，回到上一個裝載入口GCC.A

LOAD GCC，GCC.2 ；否則，引導裝載入口GCC.2

GCC.2:WRITEP 45L，“SP1RESCGA” ；把45寫入主軸參數“SP1RESCGA”

PAUSE 15 ；等待（15×20=300 ms）時間

WRITEP-45L，“SP1RESCGA” ；把-45寫入主軸參數“SP1RESCGA”

PAUSE 15 ；等待（15×20=300 ms）時間

BSET DUGAON ；置PLC高擋輸出信號DUGAON=“1”

ACL DIGAI ；讀入PLC外部主軸高擋信號DIGAI

IFEQ PEND ；結果=“0”過程結束回到上一個裝載入口GCC.2

PAUSE 30 ；等待（30×20=600ms）時間

BCLR DUGAON ；清除高擋輸出信號DUGAON，置DUGAON=“0”

LOAD GCC,GCCINI ；引導裝載入口，回到GCCINI

PEND ；過程結束

其中主軸參數“SP1RESCGA”=10（-10）指主軸正轉（反轉）速度為10r/min。主軸換擋擺動速度和往復時間是在調試過程中找出的恰當數值。使用上述方法設計PLC程序，在機床實際應用中，主軸換擋流暢正常，未發生卡死現象。