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1、 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
2、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 S12YV5 S34YV1高 速S56S34S12四 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
3、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 0001M04 0000 0010M05 0000 0100M08 0010 0000M09 0100 00002. 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 0000S5 0001 0000S4 00
4、00 1000S3 0000 0100S2 0000 0010 S1 0000 00014. 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
5、。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
6、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
7、磁阀状态表见表三表三 不同转速下电磁阀状态表YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6S1 + +S2 + +S3 + +S4 + +S5 +S6 +油马达 +刹车 +R80.X8.4 R81.3急 停 (常 闭 ) R80.2R80.3R80.4R80.5R80.X8.4 R81.5急 停 (常 闭 ) R80.1R80.3R80.4R80.5S2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ACTX10.3Y5.2X10.6X8.4 Y5.2急 停 (常 闭 )主 电 机 启 动 主 电 机
8、启 动X5.3 Y6.5主 电 机 启 动 灯主 电 机 停 主 电 机 过 载自 锁F9.5F9.4DM30DM02 G8.7ERS外 部 复 位M译 码 信 号F7.0 F1.3 SUB 25F01R313DECB辅 助 功 能 选 通 DNC分 配 结 束 M代 码 译 码R30.R81.0R30.2X8.4F1.X10.6 R81.0急 停 (常 闭 )RST主 电 机 停 （ 常 闭 ）F7.2 F1.3 SUB 25F02R811DECB S代 码 译 码主 轴 速 度 选 通 DNC分 配 结 束R80.R81.2R81.X8.4 R81.2急 停 (常 闭 )R80.1X8.4
9、 R81.急 停 (常 闭 )R80.2R80.3R80.4R80.5R80.1R81.4R81.3X8.4 R81.4急 停 (常 闭 )R80.2R81.6R81.5X8.4 R81.6急 停 (常 闭 )R80.X8.4 R81.7急 停 (常 闭 )R80.1R80.2R80.4R80.5S代 码 互 锁S3译 码S3译 码R80.3R82.1R81.7X8.4 R82.1急 停 (常 闭 )R80.4R82.3R82.X8.4 R82.3急 停 (常 闭 )R80.X8.4 R82.急 停 (常 闭 )R80.1R80.2R80.3R80.5R80.5R82.6R82.5X8.4 R
10、82.5急 停 (常 闭 )R80.X8.4 R82.4急 停 (常 闭 )R80.1R80.2R80.3R80.4F40.1F40. R83.0F40.2F40.3F40.F40.5F40.6F407F41.F41.0 R83.1F41.2F41.3F41.F41.5F41.6F417R83.0R83.1 R83.2X8.0 R82.6X8.2 R82.7X8.1 R83.S12S34S56S4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R81.2R81.6R82.6Y4.R81.0R84.1Y4.5
11、刹 车R82.3R82.7R83. Y4.7S1S34S56R82.3R82.5 R83.4R83.2R83.5R83.6R81.6R82.1 R83.5R83.5R83.2R83.4R83.6R81.2R81.4 R83.6R83.6R83.2R83.4R83.5R83.7R84.1R83.2 R84.1F7.2R84.0 R83.7F7.2 R84.0高 速 YV2低 速 互 锁S3译 码S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 S34译 码S12译 码主 轴 正 转 寄 存 器互 锁 互 锁S
12、6译 码 S56译 码R81.4R82.1R82.6Y4.5R81.0R84.1 Y4.刹 车R82.5R82.7R83.Y4.7S12S34S56R83.6R84.3Y5.4 Y5.R83.5R82.6R84.3S12译 码 S12R80.5R86.1R80.4R83.5R84.3Y5. Y5.4R83.6R82.7R84.3S34译 码R80.5R86.0R80.4S34R80.X8.1F7.2 R86.0R80.1R86.0K13.0R80.2X8.1F7.2 R86.1R80.3R86.1K13.0低 速 YV1高 速 互 锁S4译 码S2译 码S6译 码 S12 YV6S34 YV5
13、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S56S56S34译 码S12译 码S12译 码S34译 码S34译 码S6译 码S5译 码S12译 码主 轴 正 转 寄 存 器R84.R84.3 SUB 312TMRF7.2 R84.2R84.R84.2 SUB 313TMRF7.2 R84.3Y4.5Y4. R84.Y4.Y4.5 SUB 314TMRR81.0 R84.5Y4.Y4.5Y4.7R84.5Y4.6X10.Y4.5Y4. Y4.6R84.5Y4.7主 轴 速 度 选 通主 轴 速 度 选 通低 速 YV1低 速 V1高 速 YV2高 速 V2 刹 车 液 压 马 达刹 车低 速 YV1高 速 YV2主 轴 正 转 寄 存 器 液 压 马 达 启 动 延 时F7.0F7.3 G4.3F7.2F7.0F7.3F7.2R32.5R1.7Y4.Y4.5FIN完 成 信 号主 轴 速 度 选 通 辅 助 功 能 选 通 主 轴 速 度 选 通低 速 V1高 速 YV2刀 具 功 能 选 通手 动 刹 车 按 钮
