摘 要：在數(shù)控加工中，為縮短加工時間、減少加工誤差、降低勞動強度，數(shù)控機床中應(yīng)配有自動換刀裝置，而自動換刀的路徑選擇控制是其關(guān)鍵。文章對刀庫結(jié)構(gòu)進行模擬，通過對PLC進行編程，可以對換刀路徑進行選擇和控制，從而實現(xiàn)了換刀捷徑的選擇和控制。

關(guān)鍵詞：PLC；自動控制；換刀捷徑控制

1 刀庫捷徑方向選擇自動控制的背景

隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代制造業(yè)中，裝有自動換刀系統(tǒng)的加工中心起著越來越重要的作用，它不但可以縮短產(chǎn)品的制造周期，而且還可以提高產(chǎn)品的加工精度，非常適合柔性加工。自動換刀系統(tǒng)由刀庫、機械手和驅(qū)動裝置構(gòu)成。刀庫裝刀數(shù)在20～180把之間。其功能是存儲刀具和把下一把將要用的刀具準確地送到換刀位置，使換刀機械手完成新舊刀具的交換。數(shù)控加工中心的刀庫儲量、換刀可靠性和換刀速度將直接影響加工中心的工作效率。采取自動換刀方式可以進一步縮短加工時間，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。所以，數(shù)控機床在加工過程中為使工件在一次裝夾中完成多道工序的加工，縮短工件的整個加工周期，降低多次安裝工件所引起的加工誤差，采用的方法之一就是在機床中安裝自動換刀裝置。選擇刀具的路徑是衡量自動換刀裝置的重要問題所在。如何在眾多路徑中選擇一條捷徑，可以有多種控制方法，可以通過單片機實現(xiàn)也可以通過PLC實現(xiàn)。文章采用PLC，通過編程來實現(xiàn)刀具選擇方向的控制，從而實現(xiàn)最短路徑即捷徑的選擇控制。

2 刀庫運行環(huán)境的模擬及說明

圖1 刀庫運行環(huán)境模擬示意圖

該模擬裝置中，設(shè)有8把刀，每把刀有相應(yīng)的刀號地址，分別為1、2、3、4、5、6、7、8。刀庫轉(zhuǎn)動時，將由傳感器（采用霍爾開關(guān)）測試其刀號位置，并由一只數(shù)碼管顯示當(dāng)前刀號位置。當(dāng)按下啟動開關(guān)后，如果霍爾開關(guān)沒有檢測到任何刀具，電機將按順時針方向自動轉(zhuǎn)動，直到霍爾開關(guān)檢測到任意刀具，電機停止轉(zhuǎn)動。此時刀具上相應(yīng)的數(shù)碼管亮，顯示該刀號地址。在模擬環(huán)境中還有拔碼開關(guān)，其主要作用用來選擇刀號。刀號選擇完畢后，再按一下“送刀號”按鈕，即可將所選擇的刀號送入程序。程序?qū)λx擇的刀號與當(dāng)前刀號進行比較、運算，然后控制電機按照離當(dāng)前刀號最近的方向旋轉(zhuǎn)（即最捷徑方向，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)），轉(zhuǎn)到所選刀號位置后，電機停轉(zhuǎn)。

3 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

4 結(jié)束語

通過對PLC程序的設(shè)計，在刀庫運行環(huán)境模擬裝置中，可以實現(xiàn)對刀庫捷徑方向的自動選擇控制，在實驗中達到了預(yù)期的控制目的與要求。

參考文獻

[1]杜君文.數(shù)控技術(shù)[M].天津大學(xué)出版社，2002（2）：1-20.

[2]王仁德.機床數(shù)控技術(shù)[M].東北大學(xué)出版社，2004（5）：10.

[3]鄧昌奇，熊德琴.自動選刀的PLC控制研究[J].茂名學(xué)院學(xué)報，2005，15（3）：108-109.

[4]謝東.加工中心自動換刀系統(tǒng)可視化程序設(shè)計[J].重慶工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2004，19（2）：31-33.

[5]戚洪利.自動換刀裝置及其控制的研究[D].蘭州理工大學(xué)，2007.

作者簡介：金世佳（1980-），女，漢，助教，主要研究方向：控制理論與控制工程。endprint