数控体系的控制与研发

数控车床刀架是数控车床的重要组成部分之一。刀架是直接完成切削加工的执行部件，按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。

 

　　回转刀架是数控车床*常用的一种典型换刀刀架，通过刀架的旋转分度定位来实现机床的自动换刀动作，根据加工要求可设计成四方、六方刀架或圆盘式刀架，并相应地安装4把、6把或更多的刀架。回转刀架的换刀动作可分为刀架抬起、刀架转位和刀架锁紧等几个步骤。它的动作是由数控系统发出指令完成的。该刀架具有结构简单、工作稳定性好，自动化程度高、操作简便、维修方便、适用范围广等特点，具有良好的社会效益和经济效益。

 

　　1 PLC控制与实现过程1.1回转刀架的转位原理数控车床的自动回转刀架转位换刀过程为：当接受到数控系统的换刀指令后，刀盘松开???刀盘旋转到指令要求的刀位???刀盘夹紧并发出转位结束信号。

 

　　在机床自动工作状态下，但换刀的刀号后，数空系统可以通过内部的运算判断，实现刀盘就近转位换刀，即刀盘可正转也可反转。

 

　　1.2回转刀架动作的控制回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，之后刀盘就近转位到达的刀位，*后刀盘复位夹紧。刀盘的夹紧与松开，由一个两位四通电磁阀控制。刀盘的旋转有正转和反转两个方向，它由一个三位四通电磁阀控制，其旋转速度分别由调速阀和调速阀控制。电磁阀在右位时，刀盘松开，系统压力油经电磁阀（左位）???调速阀???液压马达，刀架正转。若系统压力油经电磁阀（右位）???调速阀???液压马达，刀架反转。电磁阀在左位时，刀盘夹紧。

 

　　1.3回转刀架转位换刀的控制回转刀架的自动转位换刀是由PLC顺序控制实现的。在机床自动加工过程中，当完成一个工部需要换刀时，加工程序中的T代码指令回转刀架的转位换刀。这时由PLC输出执行信号，首先使电磁铁线圈得电动作，刀盘松开，同时刀盘的夹紧确认开关断电，并延时200ms.

 

　　根据T代码的刀具号，由液压（）马达驱动刀盘，就近转位换刀，刀盘夹紧，即完成了回转刀架的一次转位换刀动作。

 

　　1.4设计要求本刀架上装有八把刀，每一把刀对应着一个霍尔接近开关，通过霍尔接近开关进行刀具位置检测，要求刀架能够以捷径方向旋转，按所需刀号换刀。刀架与霍尔接近开关的示意图。回转刀架示意图1.5设计思想为了能够以捷径方向旋转，按所需刀号正确换刀。首先要判断刀架旋转的方向，然后判断转过几个方位。

 

　　1）判断刀架旋转方向。假设T 0是实际刀号，T 1为待换刀号。将T 1与T 0的差值T 1 - T 0"与总刀数的一半（此处为4）比较，判断正、反转。即：当T 1 =T 0时，发出到位信号；当T 1 - T 0≥4时，刀架顺时针旋转；当T 1 - T 0＜4时，刀架逆时针旋转。

 

　　2）判断转过几个刀位，到达所需刀号。当T 1 - T 0 =N时，N为转过的刀位数。

 

　　1.6硬件设计PLC采用欧姆龙公司生产的CPM1A型整体式可编程逻辑控制器。其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比。

 

　　1.7软件设计由于该PLC具有丰富的数据交换指令，故用数据指令来进行判断比较。通道HR00存放实际刀号，通道HR01存放待换刀号，通道HR02存放待换刀号与实际刀号的差值，通道HR03存放旋转刀位数。

 

　　1）将HR00和HR01中的数值进行比较。当HR01- HR00=0时，表示刀号相符；当HR01- HR00>0时，将HR01- HR00的差值存放在通道HR02中；当HR01- HR00<0时，将HR01- HR00+8的和值存放在通道HR02中，因为刀架有八把刀。

 

　　2）根据HR02存放的值是否大于4，判断正、反转。当HR02时，刀架顺时针旋转，将8- HR02的差值存放到HR03中；当HR02时，刀架逆时针旋转，将HR02中的数值存放到HR03中。

 

　　3）由计数器记数，判断旋转过的刀位数。通道HR03中存放的是旋转刀位数，将它作为计数器的计数值，由于计数器对转过的刀位计数，当计数值到，表示换刀结束。是其软件流程图。

 

　　软件流程图2小结该PLC控制换刀的程序具有一定的通用性，只要更改总刀数（此处为8）和总刀数（此处为4），就可以用于其它多把刀的换刀。灵活地应用PLC的数据功能指令，将使控制程序更加合理。