自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控加工中心的重要組成部分。本文分析了自動換刀系統(tǒng)的原理, 介紹了采用PLC對其進行控制的方法。帶有自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進制造業(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。自動換刀系統(tǒng)一般由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成。刀庫容量可大可小, 其裝刀數(shù)在二十多把至一百多把之間。刀具交換機構(gòu)完成刀庫里的刀(新刀) 與主軸上的刀(舊刀) 的交換工作。自動換刀系統(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對刀庫的選刀和刀具交換機構(gòu)進行自動控制。

1 刀庫選刀與自動控制

　　刀庫一般采用鏈?zhǔn)降稁旌捅P形刀庫。以盤形刀庫為例, PLC接收到計算機數(shù)控裝置( CNC) 發(fā)來的刀號指令T, 即進行選刀工作,刀庫在蝸桿蝸輪的帶動下轉(zhuǎn)動, 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　刀庫選刀流程圖

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

　　在刀庫刀具的安裝位置上裝有磁感應(yīng)裝置, 刀庫回轉(zhuǎn)經(jīng)過時, 會產(chǎn)生一個脈沖信號至PLC, PLC計算這些信號的個數(shù), 來確定是否到達目的位置。

2 刀具交換機構(gòu)及自動控制

　　新、舊刀具的更換采用機械手完成。當(dāng)?shù)毒呓粨Q機構(gòu)接收到換刀指令M06 后, 主軸停止轉(zhuǎn)動并準(zhǔn)停至換刀位置, 松刀; 雙臂機械手將新、舊刀具同時抓起, 刀具交換臺回轉(zhuǎn)到位后, 將新、舊兩刀分別放置在主軸上和刀庫的空位置上; 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, 刀具交換臺的回轉(zhuǎn)控制, 將舊刀號地址寫入PLC內(nèi)部的刀號數(shù)據(jù)表等。

　　主軸的準(zhǔn)停采用磁感應(yīng)傳感器所發(fā)出的信號進行控制。為使刀庫和刀具交換臺準(zhǔn)確定位, 對驅(qū)動電機采用變速控制。

3 刀具交換系統(tǒng)的PLC設(shè)計

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