自動換刀系統是數控加工中心的重要組成部分。本文分析了自動換刀系統的原理, 介紹了采用PLC對其進行控制的方法。帶有自動換刀系統的數控加工中心在現代先進制造業中起著愈來愈重要的作用, 它能縮短產品的制造周期, 提高產品的加工精度, 適合柔性加工。自動換刀系統一般由刀庫和刀具交換機構組成。刀庫容量可大可小, 其裝刀數在二十多把至一百多把之間。刀具交換機構完成刀庫里的刀(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進行自動控制。

1 刀庫選刀與自動控制

　　刀庫一般采用鏈式刀庫和盤形刀庫。以盤形刀庫為例, PLC接收到計算機數控裝置( CNC) 發來的刀號指令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, 需要應用PLC 完成的自動控制主要包括接收新刀號、計算目標地址、確定刀庫回轉方向及回轉角度等。

　　在刀庫刀具的安裝位置上裝有磁感應裝置, 刀庫回轉經過時, 會產生一個脈沖信號至PLC, PLC計算這些信號的個數, 來確定是否到達目的位置。

2 刀具交換機構及自動控制

　　新、舊刀具的更換采用機械手完成。當刀具交換機構接收到換刀指令M06 后, 主軸停止轉動并準停至換刀位置, 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用PLC完成的自動控制主要包括主軸的準停和松開及夾緊控制, 刀具交換臺的回轉控制, 將舊刀號地址寫入PLC內部的刀號數據表等。

　　主軸的準停采用磁感應傳感器所發出的信號進行控制。為使刀庫和刀具交換臺準確定位, 對驅動電機采用變速控制。

3 刀具交換系統的PLC設計

　　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。