一、引言

　　自動(dòng)換刀裝置(ATC)是保證加工中心多工序加工的基本條件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和可編程控制器(PLC)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代加工中心逐漸采用軟件選刀方式，即利用PLC的存儲(chǔ)記憶等功能進(jìn)行識(shí)刀和選刀，這樣刀庫(kù)上的刀具與主軸上的刀具可任意交換，即隨機(jī)換刀。這種方式主要由軟件完成選刀，消除了由于識(shí)別裝置的移動(dòng)性和可靠性所帶來(lái)的選刀誤差，大大提高了選刀精度并簡(jiǎn)化了控制裝置。目前該種選刀方式正被越來(lái)越多的各類數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置采用。本文采用PLC技術(shù)，研究了帶有20把刀的加工中心隨機(jī)換刀方式的控制方法。

二、PLC實(shí)現(xiàn)隨機(jī)換刀

　　在隨機(jī)換刀控制中，換刀的位置是隨機(jī)的，刀具選擇指令與刀套編號(hào)無(wú)關(guān)，是隨機(jī)變動(dòng)的，指令僅以刀具自身的直接編號(hào)為目標(biāo)。這種換刀方式在新刀取出后，刀具不需轉(zhuǎn)動(dòng)，可立即隨機(jī)存天原先使用的刀具，即換刀、存刀一次完成，縮短了換刀時(shí)間。圖1是以刀套編碼的T功能處理示意。

　　數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出T代碼換刀指令給PLC，經(jīng)譯碼后在數(shù)據(jù)表中檢索，找到代碼指定的新刀號(hào)所在的數(shù)據(jù)表地址，并與現(xiàn)行刀號(hào)比較，如果不符，則將刀庫(kù)回轉(zhuǎn)控制信號(hào)送至刀庫(kù)控制系統(tǒng)，直至定位到新刀號(hào)位置，刀庫(kù)才停止回轉(zhuǎn)，并準(zhǔn)備換刀。

三、刀庫(kù)換刀定位控制

　　1.動(dòng)作要求

　　1)根據(jù)加工要求，刀庫(kù)應(yīng)能自動(dòng)地將指定刀具轉(zhuǎn)換至換刀位置。

　　2)刀庫(kù)盤上共有20把刀。

　　3)為提高換刀效率，要求換刀時(shí)按最小旋轉(zhuǎn)角(≦180°)轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　4)為提高定位精度，當(dāng)指定刀具號(hào)轉(zhuǎn)至距取刀位置相差兩個(gè)刀號(hào)位置時(shí)，刀庫(kù)要減速。

　　2.輸人/輸出及內(nèi)部繼電器地址分配

　　利用西門子57-200可編程控制器對(duì)自動(dòng)選刀和刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)定位進(jìn)行控制，其輸入/輸出及內(nèi)部繼電器地址分配見表1。

　　　3.根據(jù)控制流程圖

　　PLC接受數(shù)控系統(tǒng)的T指令，經(jīng)譯碼后將設(shè)定值送VW012，并發(fā)出刀庫(kù)回轉(zhuǎn)控制指令脈沖M0.0。當(dāng)復(fù)位按鈕按下后，1#送VW012，發(fā)出1#換刀命令。

四、結(jié)論

　　自動(dòng)換刀系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分，采用PLC控制加工中心自動(dòng)換刀，不僅可以簡(jiǎn)化換刀系統(tǒng)的編碼方式和刀具識(shí)別裝置，而且可以通過(guò)編程設(shè)計(jì)換刀方式，尋找最優(yōu)路徑，提高加工中心的工作效率。

3.自動(dòng)換刀刀庫(kù)定位PLC控制流程圖

　　根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)出自動(dòng)換刀定位PLC流程圖見圖2所示。

圖2 PLC流程圖

　　4.根據(jù)控制流程圖設(shè)計(jì)梯形圖

　　PLC接受數(shù)控系統(tǒng)的T指令，經(jīng)譯碼后將設(shè)定值送VW012，并發(fā)出刀庫(kù)回轉(zhuǎn)控制指令脈沖M0.0。當(dāng)復(fù)位按鈕按下后，1#送VW012，發(fā)出1#換刀命令。自動(dòng)換刀定位控制的梯形圖見圖3所示。

圖3 自動(dòng)換刀定位控制的梯形圖

四、結(jié)論

　　自動(dòng)換刀系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分，采用PLC控制加工中心自動(dòng)換刀，不僅可以簡(jiǎn)化換刀系統(tǒng)的編碼方式和刀具識(shí)別裝置，而且可以通過(guò)編程設(shè)計(jì)換刀方式，尋找最優(yōu)路徑，提高加工中心的工作效率。