张红　王朋

摘要：本文研究SIEMENS 840D主轴速度控制中的无级变速，对其无级变速的换挡控制进行了详细的分析。

关键词：主轴换挡；PLC；参数

前言

主轴换挡的目的是为了主轴工作在低速时，仍能获得较大的功率，提供足够的切削动力。主轴的换挡操作可以在摆动控制方式下进行，也可以在定位控制方式下进行，取决于机床数据MD35010的设置。数控系统在执行主轴换挡指令时，自动进入摆动控制方式，主轴电机处于摆动状态，使主轴变速箱内的齿轮在摆动过程中容易啮合，便于主轴换挡。840D系统规定了最多5个档位级别，每个档位的最高速度和最低速度可通过机床数据设置。

1.主轴换挡的PLC控制

主轴的摆动控制方式用辅助功能代码M41、M42、M43、M44、M45激活，它们对应于主轴的第一挡到第五挡，也可用自动换挡指令M40激活，这时系统根据零件加工程序中的主轴速度指令S和机床数据中设置的每挡的速度范围，自动确定主轴的挡位。数控系统在执行换挡指令时，系统接口信号DB33.DBX84.6被置位，激活摆动控制方式，同时把挡位信息传送到DB33.DBB82的低3位中。PLC应用程序从接口中读出这些信息，控制主轴的换挡动作。

图1中给出了主轴在摆动控制方式下，主轴换挡的PLC控制程序。程序中假如数控机床只有两个挡位，Q41.6为第一挡，Q41.7为第二挡，进行换挡操作时，系统接口信号DB33.DBX18.5被置位，主轴电机开始以设置的摆动速度来回摆动，同时PLC程序控制液压系统驱动换挡拨叉进行换挡。为了监测换挡是否到位，在机床上安装有两个挡位状态开关，主轴在第一挡位上，第一挡位开关信号输入到接口I32.5；……