FIDIA C1数控系统机床主轴换挡程序实现

陆震环

（常州创胜特尔数控机床设备有限公司 江苏常州）

现代数控镗铣机床加工需兼顾高速和大扭矩切削，机床设计时主轴运动多采取齿轮换挡的方式，主轴高挡时齿轮减速比小、转速高、切削扭矩小；主轴低挡时齿轮减速比大、转速低、切削扭矩大。目前机床行业普遍采用双速齿轮箱实现主轴高、低换挡功能，为换挡顺畅，换挡过程中主轴必须同时做往复运动（也称主轴摆动）便于齿轮啮合。为此，很多数控系统有专门的参数来设置“主轴摆动”、“主轴摆动”方向和时间。FIDIA C1数控系统没有专门功能实施主轴摆动，以下介绍利用PLC程序修改FIDIA C1数控系统主轴参数，实现“主轴摆动”的功能。

1.双速齿轮箱电气控制（图1）

DUGBON端是主轴低挡PLC输出，机床主轴需要切换低挡工作时，PLC编程输出DUGBON=1，控制KA1中间继电器吸合，双速齿轮箱开始切换低挡，当DIGBI发信=1，换低挡动作完成；DUGAON端是主轴高挡PLC输出，机床主轴需要切换高挡工作时，PLC编程输出DUGAON=1，控制KA2中间继电器吸合，双速齿轮箱开始切换高挡，DIGAI是主轴高挡开关信号端，当DIGAI发信=1时，换高挡动作完成。

图1 机床控制电气原理

2.主轴摆动解决方案

（1）FIDIA C1系统通过设置系统参数SP1RESCGA值，控制机床换挡时的转速和方向，但只能是单方向运动。

（2）查阅资料，FIDIA C1系统PLC编程指令WRITEP可通过PLC程序随时修改系统参数SP1RESCGA。

（3）通过PLC编程指令WRITEP单位时间内修改参数SP1RESCGA的数值和方向，就能达到主轴往复运动。

3.PLC程序

程序流程见图2，因篇幅关系，这里只介绍PLC程序中换挡控制部分，程序中的一些指令定义也不作详细描述。

PROCESS GCC-GEAR CHANGE CONTROL

GCCINI：ACL DIGBI ；过程开始，读入PLC外部主轴低挡信号DIGBI

ACS IDGBI ；把主轴低挡信号DIGBI写入PLC内部信号IDGBI

ACLDIGAI ；读入PLC外部主轴高挡信号

ACSIDGAI ；把主轴高挡信号写入PLC内部信号

ACLUDIGB ；读PLC内部要求换低挡指令状态

IFNE JUMP GCC.B ；结果=“1”跳转到GCC.B标记

ACLUDIGA ；读PLC内部要求换高挡指令状态

IFNE JUMP CC.A ；结果=“1”跳转到 GCC.A 标记

PEND ；过程结束，回到上一个装载入口GCCINI

GCC.B：ACL DIGBI ；读入PLC外部主轴低挡信号DIGBI

ACSIDGBI ；把主轴低挡信号DIGBI写入PLC内部信号IDGBI

IFNE PEND ；结果=“1”过程结束，回到上一个装载入口GCC.B

LOAD GCC，GCC.1；否则，引导装载入口GCC.1

GCC.1：WRITEP 10L，“SP1RESCGA” ；把 10 写入主轴参数“SP1RESCGA”

PAUSE 8 ；等待（8×20=160 ms）时间

WRITEP-10L，“SP1RESCGA” ；把-10写入主轴参数“SP1RESCGA”

PAUSE 8 ；等待（8×20=160 ms）时间

BSET DUGBON ；置PLC低挡输出信号DUGBON=“1”

图2 PLC程序流程

ACLDIGBI ；读入PLC外部主轴低挡信号DIGBI

IFEQ PEND ；结果=“0”过程结束回到上一个装载入口GCC.1

PAUSE 30 ；等待（30×20=600 ms）时间

BCLR DUGBON ；清除低挡输出信号DUGBON，置 DUGBON=“0”

BSET IDGBI ；置低挡内部信号IDGBI=“1”

LOAD GCC，GCCINI ；引导装载入口，回到GCCINI

PEND ；过程结束

GCC.A:ACL DIGAI ；读入PLC外部主轴高挡信号DIGAI

ACS IDGAI ；把主轴高挡信号DIGAI写入PLC内部信号IDGAI

IFNE PEND ；结果=“1”过程结束，回到上一个装载入口GCC.A

LOAD GCC，GCC.2 ；否则，引导装载入口GCC.2

GCC.2:WRITEP 45L，“SP1RESCGA” ；把45写入主轴参数“SP1RESCGA”

PAUSE 15 ；等待（15×20=300 ms）时间

WRITEP-45L，“SP1RESCGA” ；把-45写入主轴参数“SP1RESCGA”

PAUSE 15 ；等待（15×20=300 ms）时间

BSET DUGAON ；置PLC高挡输出信号DUGAON=“1”

ACL DIGAI ；读入PLC外部主轴高挡信号DIGAI

IFEQ PEND ；结果=“0”过程结束回到上一个装载入口GCC.2

PAUSE 30 ；等待（30×20=600ms）时间

BCLR DUGAON ；清除高挡输出信号DUGAON，置DUGAON=“0”

LOAD GCC,GCCINI ；引导装载入口，回到GCCINI

PEND ；过程结束

其中主轴参数“SP1RESCGA”=10（-10）指主轴正转（反转）速度为10r/min。主轴换挡摆动速度和往复时间是在调试过程中找出的恰当数值。使用上述方法设计PLC程序，在机床实际应用中，主轴换挡流畅正常，未发生卡死现象。