通用技术集团大连机床有限责任公司 辽宁大连 116620
摘要：为了最大限度实现主轴电机的功能，通常使用变速齿轮箱来实现主轴降速增扭功能，本文通过大连机床立式加工中心VDM1270，来详细阐述基于FANUC系统的齿轮换挡的应用
关键字：FANUC系统；加工中心；齿轮换挡
一 主轴电机
VDM1270主轴电机采用αiI12/7000主轴电机，电机代码314，额定功率11KW，最大功率15KW，额定功率基本转速1500r/min，额定功率上限转速6000r/min，最高转速7000r/min 连续额定扭矩70Nm。低档电机速度范围0—5788r/min；高档电机速度范围 1168—4378r/min。
VDM1270中采用的主轴转速为4500r/min低档电机转一圈主轴转 (35/57)*(26/77)=910/4389=0.2073转；低档主轴转一圈电机转4389/910=4.823转。
二 梯形图介绍
X5.1主轴高档检测开关，主轴高档时为1。X5.2主轴低档检测开关，主轴低档时为1。
Y4.0主轴高档输出，当系统检测将在高档旋转时，此信号输出为1，通过电磁阀使气缸动作，使主轴箱处于高档位状态。Y4.1 主轴低档输出，当系统检测将在低档旋转时，此信号输出为1 ，通过电磁阀使气缸动作，使主轴箱处于低档位状态。G70.2 G70.3 齿轮选择信号对应4挡。G70.4 主轴反向旋转指令信号。G70.5 主轴正向旋转指令信号。G29.5 齿轮换挡（参数3705#1控制，0进行主轴定向 1进行齿轮换挡）当该信号为1，且主轴停止信号为0，主轴以参数3732设定值进行旋转。F7.2 S指令信号，主轴功能选通脉冲信号。F34.0 F34.1系统根据S指令给出高低档信号，F34.0=1为低档，F34.1=1为高档。主轴齿轮换挡部分梯形图如下所示：
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三 参数设置
参数的介绍以及设定：3705#2 决定主轴箱齿轮的切换方式 (0方式A，1方式B)在VDM1270我们采用方式B换挡该参数设为1。 3732为主轴定向时主轴转速或主轴齿轮位移时的主轴电机速度设为35。
方式A 根据参数3741-3743 进行齿轮选择
3741齿轮1主轴最大转速1451。计算过程7000*910/4389=1451.355。
3742齿轮2主轴最大转速7195。计算过程7000*2695/2622=7194.889。
3741-3744实际决定了机床的换挡齿轮比，更改这四个参数，机床各档位将无法实现正确的转速。
方式B 根据参数3751-3752 进行齿轮选择，方式B 3741-3743值也要设定。
3712#6 齿轮切换方式B中，各齿轮的速度：
0：被各齿轮的最高转速（NO.3741-3743）、或者主轴电机的最高钳制速度（NO.3736）钳制起来。1：以齿轮1-齿轮2的切换点的主轴电机速度(NO.3751)、齿轮2-齿轮3的切换点的主轴电机速度（NO.3752）进行钳制。
3751，3752设定值=（齿轮切换点主轴电机转速/主轴电机最大速度）*4095
3751齿轮1-齿轮2切换点的主轴电机速度3386 。[1200*(4389/910)]/7000*4095=3385.8。
3752 齿轮2-齿轮3切换点的主轴电机速度为2562。计算过程 （4378/7000）*4095=2561.13。
方式A B区别：方式A 换挡速度由硬件条件决定，换挡速度不可改变（可由3741与3736算出换挡速度）方式B 换挡速度可以改变但不超过方式A中的换挡速度。根据换挡速度计算3751，3752值。
3735 主轴电机最低钳制速度 0 。计算过程0/7000*4095=0。
3736 主轴电机最高钳制速度 4095 。计算过程7000/7000*4095=4095。
（主轴电机最高钳制速度/主轴电机最大速度*4095，4095相当于无钳制即100%）
4006#1 齿轮比设定分辨率的设定0。
4056-4059主轴与主轴电机之间的齿轮比
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4056-4059用哪个齿轮比取决于梯形图中CTH1A(G70.3)、CTH2A(G70.2) 的值，对应关系如上表所示。在VDM1270中未用到点G70.2，也就是说G70.2始终为0. 调试手册中显示的4056-4059高低档排序无实际意义，实际工作中取决于G70.3，G70.2的值与4056-4059中的实际值。
4056-4059值得设定：某一档位时主轴旋转一圈，电机旋转N圈，则该档位的值为100*N.
例如1270低档，主轴旋转一圈，电机旋转4.823圈，则低档设定值为482.
4171-4174、4651-4654电机传感器与主轴之前的齿轮比
4171-4174、4651-4654用哪个齿轮比取决于梯形图中CTH1A(G70.3)、CTH2A(G70.2) 的值。
设定说明：4171-4174,4651-4654，用于设定电机传感器与主轴之间的任意齿轮比。当电机转动P次，主轴转动Q次（P、Q相互间没有公约数的整数），设定值为4171=P，4172=Q.
（假如此时CTH1A=0,CTH2A=0）此参数与显示有关。
特别说明：1、当4651=0或4652=0时，该档（CTH1A=0,CTH2A=1）被认为设置值与4171，4172值（CTH1A=0,CTH2A=0） 相同。
2、当4653=0或4654=0时，该档（CTH1A=1,CTH2A=0）被认为设置值与4173，4174值（CTH1A=1,CTH2A=1） 相同。
4171-4174,4651-4654参数设错不影响主轴实际转速，只对显示的主轴速度有影响。
四 总结
主轴齿轮箱换挡在机床行业有着广泛的应用，本文主要详述了梯形图的编写，参数的设定。希望对后来者有所帮助。
参考文献：
FANUC Series oi-MODEL F参数说明书