自动换刀系统是数控加工中心的重要组成部分。本文分析了自动换刀系统的原理, 介绍了采用PLC对其进行控制的方法。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用, 它能缩短产品的制造周期, 提高产品的加工精度, 适合柔性加工。自动换刀系统一般由刀库和刀具交换机构组成。刀库容量可大可小, 其装刀数在二十多把至一百多把之间。刀具交换机构完成刀库里的刀(新刀) 与主轴上的刀(旧刀) 的交换工作。自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。本文将要讨论的是如何利用PLC对刀库的选刀和刀具交换机构进行自动控制。

1 刀库选刀与自动控制

　　刀库一般采用链式刀库和盘形刀库。以盘形刀库为例, PLC接收到计算机数控装置( CNC) 发来的刀号指令T, 即进行选刀工作,刀库在蜗杆蜗轮的带动下转动, 一旦选刀成功, 就将该刀送至指定的刀具交换位置上, 等待换刀。

图1　刀库选刀流程图

　　在上述过程中, 需要应用PLC 完成的自动控制主要包括接收新刀号、计算目标地址、确定刀库回转方向及回转角度等。

　　在刀库刀具的安装位置上装有磁感应装置, 刀库回转经过时, 会产生一个脉冲信号至PLC, PLC计算这些信号的个数, 来确定是否到达目的位置。

2 刀具交换机构及自动控制

　　新、旧刀具的更换采用机械手完成。当刀具交换机构接收到换刀指令M06 后, 主轴停止转动并准停至换刀位置, 松刀; 双臂机械手将新、旧刀具同时抓起, 刀具交换台回转到位后, 将新、旧两刀分别放置在主轴上和刀库的空位置上; 主轴夹紧, 完成换刀过程, 如图2所示。

图2　换刀过程流程图

　　在上述过程中需要应用PLC完成的自动控制主要包括主轴的准停和松开及夹紧控制, 刀具交换台的回转控制, 将旧刀号地址写入PLC内部的刀号数据表等。

　　主轴的准停采用磁感应传感器所发出的信号进行控制。为使刀库和刀具交换台准确定位, 对驱动电机采用变速控制。

3 刀具交换系统的PLC设计

　　本文选用三菱F 系列的可编程控制器, 其控制原理对任何其它类型的PLC都适用。