Mit der kontinuierlichen Erweiterung der Funktionen von CNC-Systemen gewinnt die sinnvolle Nutzung der von ihnen bereitgestellten Funktionsparameter zur Erfüllung mechanischer Anforderungen oder zur Optimierung spezieller Maschinenkonstruktionen zunehmend an Bedeutung. Im Folgenden wird am Beispiel des FANUC-Oi (M-Typ) CNC-Systems die sinnvolle Anwendung der Spindeldrehzahl-Schaltparameter erläutert. Um die Zerspanungsanforderungen des Anwenders zu erfüllen und die Zerspanungsleistung des Spindelmotors optimal auszunutzen, wird die Spindeldrehzahl üblicherweise in mehrere Gänge unterteilt. Die Gangschaltung erfolgt über ein Getriebe. Abhängig von der maximalen Drehzahl des Spindelmotors gibt es zwei Arten der Spindelschaltung: Zum einen entspricht die maximale Drehzahl jedes Spindelgangs der maximalen Drehzahl des Spindelmotors (z. B. bei unserem horizontalen Bearbeitungszentrum XH756). Zum anderen entspricht die maximale Drehzahl jedes Spindelgangs unterschiedlichen maximalen Drehzahlgrenzen des Spindelmotors. Dies tritt hauptsächlich bei speziellen Konstruktionen auf, die aus bestimmten Gründen elektrische Anpassungen erfordern (z. B. bei unserem vertikalen Bearbeitungszentrum XH716). Das FANUC-Oi CNC-System berücksichtigt diese beiden Situationen umfassend und unterteilt sie in die Schaltverfahren A und B. Im Folgenden wird die Anwendung der Schaltparameter anhand unserer Maschinen XH756 und XH716 kurz erläutert. 1. Schaltverfahren A: Wie in Abbildung 1 dargestellt, ist die maximale Drehzahl des Spindelmotors in allen drei Gangpositionen gleich. Beispielsweise beträgt bei unserem horizontalen Bearbeitungszentrum XH756 das Übersetzungsverhältnis im niedrigen Gang 11:108, im mittleren Gang 11:36 und im hohen Gang 11:12. Die mechanische Konstruktion erfordert einen Spindeldrehzahlbereich von 0–458 U/min im niedrigen Gang, 459–1375 U/min im mittleren Gang und 1376–4125 U/min im hohen Gang. Die minimale Drehzahl des Spindelmotors beträgt 150 U/min. Bei einer Spindelmotorspannung von 10 V beträgt die entsprechende Spindelmotordrehzahl 6000 U/min. Berechnungen zeigen, dass die maximale Drehzahl des Spindelmotors für jeden Gang gleich ist und 4500 U/min beträgt. Die Parameter sollten wie folgt eingestellt werden: Parameter N0.3736 (obere Spindeldrehzahlgrenze, Vmax = 4095 × obere Spindeldrehzahlgrenze / Spindeldrehzahl bei 10 V Steuerspannung) wird auf 4095 × 4500 / 6000 = 3071 eingestellt. Parameter N0.3735 (untere Spindeldrehzahlgrenze, Vmax = 4095 × untere Spindeldrehzahlgrenze / Spindeldrehzahl bei 10 V Steuerspannung) wird auf 4095 × 150 / 6000 = 102 eingestellt. Parameter N0.3741 (Spindeldrehzahl A bei 10 V Steuerspannung, niedrige Drehzahl) wird auf 6000 × 11 / 108 = 611 eingestellt. Parameter N0.3742 (Spindeldrehzahl B bei 10 V Steuerspannung, mittlere Drehzahl) wird auf 6000 × 11 / 12 = 1000 eingestellt. 1833. Parameter Nr. 0,3743 (Spindeldrehzahl C bei einer Steuerspannung von 10 V, hohe Drehzahl) ist auf 6000 × 11/12 = 5500 eingestellt. Mit diesen Parametereinstellungen ist der Drehzahlbereich der Werkzeugmaschine gut abgedeckt, und das PMC-Programm erkennt und wählt automatisch den passenden Gang. Abbildung 1 zeigt die Gangschaltungsmethode B. Wie in Abbildung 2 dargestellt, ist die maximale Drehzahlbegrenzung des Spindelmotors für die drei Spindelgänge unterschiedlich. Beispielsweise beträgt das Übersetzungsverhältnis im niedrigen Gang 11:108, im mittleren Gang 260:1071 und im hohen Gang 169:238. Die mechanische Konstruktion erfordert jedoch einen Drehzahlbereich der Spindel von 0–401 U/min im niedrigen, 402–1109 U/min im mittleren und 1110–3000 U/min im hohen Drehzahlbereich. Bei einer Betriebsspannung von 10 V beträgt die entsprechende Spindeldrehzahl 6000 U/min, die untere Drehzahlgrenze liegt bei 150 U/min. Berechnungen zeigen, dass die maximale Drehzahl des Motors im Niedrigdrehzahlbereich 401 × 10⁸/11 = 3937 U/min, im Mitteldrehzahlbereich 1109 × 10⁷¹/260 = 4568 U/min und im Hochdrehzahlbereich 4000 × 238/169 = 5633 U/min beträgt. Die maximalen Drehzahlgrenzen des Spindelmotors unterscheiden sich für jede der drei Einstellungen. An dieser Stelle ist Parameter N0.3736 auf 4095 × 5633/6000 = 3844 eingestellt (auf die höchste Drehzahl des Spindelmotors eingestellt, in diesem Beispiel also die hohe Drehzahl), Parameter N0.3735 auf 4095 × 150/6000 = 102, Parameter N0.3741 auf 6000 × 11/108 = 611, Parameter N0.3742 auf 6000 × 260/1071 = 1457 und Parameter N0.3743 auf 6000 × 169/238 = 4260. Mit diesen Parametereinstellungen beträgt die tatsächliche Spindeldrehzahl 15–573 U/min bei niedriger Drehzahl, 574–1367 U/min bei mittlerer Drehzahl und 1367–1367 U/min bei hoher Drehzahl. 4000 U/min bei hoher Drehzahl. Dies entspricht nicht den Anforderungen der mechanischen Konstruktion und erschwert die automatische Erkennung. Um diesen Mangel auszugleichen, können im Schaltmodus B die Parameter Nr. 3751 und Nr. 3752 zur Begrenzung der Spindeldrehzahl verwendet werden. Parameter Nr. 3751 (Spindelmotordrehzahl am Schaltpunkt beim Wechsel von niedrigem auf mittleren Gang, V_maxl = 4095 × obere Grenze der Spindelmotordrehzahl im niedrigen Gang / Spindelmotordrehzahl bei einer Steuerspannung von 10 V) ist auf 4095 × 3937 / 6000 = 2687 eingestellt. Parameter Nr. 3752 (Spindelmotordrehzahl am Schaltpunkt beim Wechsel von mittlerem auf hohen Gang, V_maxh = 4095 × obere Grenze der Spindelmotordrehzahl im hohen Gang / Spindelmotordrehzahl bei einer Steuerspannung von 10 V) ist auf 4095 × 4568 / 6000 = 3118 eingestellt. Die Parametereinstellungen in diesem Modus beheben die Probleme, die durch die unterschiedlichen oberen Grenzdrehzahlen der Spindelmotoren in den einzelnen Gängen beim automatischen Schalten entstehen. Abbildung 2 3 Schlussfolgerung Aus der Analyse der obigen Beispiele geht hervor, dass wir die Merkmale der mechanischen Konstruktion vollständig mit den Anforderungen des PMC-Programms verbinden, die vom CNC-System bereitgestellten Parameterfunktionen sinnvoll nutzen und die Steuerungssystemfunktion bestmöglich anwenden müssen.