自動(dòng)換刀系統(tǒng)是數(shù)控加工中心的重要組成部分。本文分析了自動(dòng)換刀系統(tǒng)的原理, 介紹了采用PLC對(duì)其進(jìn)行控制的方法。帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)中起著愈來愈重要的作用, 它能縮短產(chǎn)品的制造周期, 提高產(chǎn)品的加工精度, 適合柔性加工。自動(dòng)換刀系統(tǒng)一般由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。刀庫(kù)容量可大可小, 其裝刀數(shù)在二十多把至一百多把之間。刀具交換機(jī)構(gòu)完成刀庫(kù)里的刀(新刀) 與主軸上的刀(舊刀) 的交換工作。自動(dòng)換刀系統(tǒng)性能的好壞直接影響加工效率的高低。本文將要討論的是如何利用PLC對(duì)刀庫(kù)的選刀和刀具交換機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)控制。

1 刀庫(kù)選刀與自動(dòng)控制

　　刀庫(kù)一般采用鏈?zhǔn)降稁?kù)和盤形刀庫(kù)。以盤形刀庫(kù)為例, PLC接收到計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置( CNC) 發(fā)來的刀號(hào)指令T, 即進(jìn)行選刀工作,刀庫(kù)在蝸桿蝸輪的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng), 一旦選刀成功, 就將該刀送至指定的刀具交換位置上, 等待換刀。

圖1　刀庫(kù)選刀流程圖

　　在上述過程中, 需要應(yīng)用PLC 完成的自動(dòng)控制主要包括接收新刀號(hào)、計(jì)算目標(biāo)地址、確定刀庫(kù)回轉(zhuǎn)方向及回轉(zhuǎn)角度等。

　　在刀庫(kù)刀具的安裝位置上裝有磁感應(yīng)裝置, 刀庫(kù)回轉(zhuǎn)經(jīng)過時(shí), 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)至PLC, PLC計(jì)算這些信號(hào)的個(gè)數(shù), 來確定是否到達(dá)目的位置。

2 刀具交換機(jī)構(gòu)及自動(dòng)控制

　　新、舊刀具的更換采用機(jī)械手完成。當(dāng)?shù)毒呓粨Q機(jī)構(gòu)接收到換刀指令M06 后, 主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)并準(zhǔn)停至換刀位置, 松刀; 雙臂機(jī)械手將新、舊刀具同時(shí)抓起, 刀具交換臺(tái)回轉(zhuǎn)到位后, 將新、舊兩刀分別放置在主軸上和刀庫(kù)的空位置上; 主軸夾緊, 完成換刀過程, 如圖2所示。

圖2　換刀過程流程圖

　　在上述過程中需要應(yīng)用PLC完成的自動(dòng)控制主要包括主軸的準(zhǔn)停和松開及夾緊控制, 刀具交換臺(tái)的回轉(zhuǎn)控制, 將舊刀號(hào)地址寫入PLC內(nèi)部的刀號(hào)數(shù)據(jù)表等。

　　主軸的準(zhǔn)停采用磁感應(yīng)傳感器所發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行控制。為使刀庫(kù)和刀具交換臺(tái)準(zhǔn)確定位, 對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變速控制。

3 刀具交換系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

　　本文選用三菱F 系列的可編程控制器, 其控制原理對(duì)任何其它類型的PLC都適用。