基于PLC的自动换刀系统研究

　　通过链条完成刀具的定位以后。则需将刀库中的刀具和机床主轴上的刀具进行交换。整个过程由气缸和机械手完成。在链条背后，整个刀库中间偏前的位置上固定—个专用于刀套翻转的直线往复气缸．通过一个二位五通电磁阀控制其活塞杆的往复运动，从而带动连杆及拨叉直接拨动换刀位上的刀套，使其完成900往复翻转。机械手的整个换刀过程由凸轮箱控制圈，控制机械手换刀只需控制电机的转动即可。

　　刀套翻转和ATC电机运动时序图。如图5所示。(1)在未换刀前，回刀信号的磁性开关应闭合；换刀电机停止运转。(2)进入换刀过程，接通翻刀电磁阀信号1。翻刀气缸缩回．使回刀磁性开关断开，翻刀磁簧开关闭合。发出翻刀定位信号2。(3)再经过一段时间(大约(0.1-0.25)S。目的在使翻刀气压缸内气压充足。机械手抓刀时才不会造成刀套的轻微晃动)，接通ATC电机信号3，机械手开始旋转完成整个换刀过程。(4)当机械手完成换刀动作后，ATC电机发出停止信号4．同时接通凰刀电磁阀。翻刀气缸伸出，使翻刀磁性开关断开，回刀磁性开关闭合。发出回刀定位信号6，经过一定时间后，回刀电磁阀失电；换刀动作完成。

4 伺服电机的控制

　　系统采用的是安川三相200V用SGDV—120A01A伺服驱动器驱动安川SGMGV—13ADc6l伺服电机。伺服驱动器有转矩控制模式、速度控制模式和位置控制模封日。在伺服驱动器设置时将Pn000设为0010，即采用位置控制模式，通过脉冲序列指令来控制刀套的位置；以输入的脉冲数来控制位置，以输人脉冲的频率来控制刀套运行的速度。伺服驱动器在位置控制模式时，需用电子齿轮放大PLC发出脉冲的频率。电子齿数比通过Pn20E和Pn210进行设定。电机为20增量型电机，编码器分辨率要为104857。指令单位为0.01°。减速器的减速比为20：1。

　　所以将Pn20E设为20971520，Pfl210设为36000。伺服单元的连接示意图，如图6所示。采用三菱PLC的高速脉冲输出指令PLSR(Pulse Output)在PLc的集成高速输出点Y0上输出指定频率、占空比为50％的高速脉冲。指令格式为：PLSR[S1][S2][S3][D]。[S1]最高频率；[S2]总脉冲数；[S3]加减速时问；[D]设定脉冲输出的Y地址。CNl采用的是集电极开路输出的连接，将PLC的脉冲、方向及清除信号接入伺服单元时应各串联一个限制电阻：使输入电流，保持在伺服驱动器允许的范围内(7-15)mA。

5 结论

　　自动换刀装置作为加工中心的重要组成部分，采用PLC进行控制，不仅可以简化换刀系统的编码方式和刀具识别装置，而且可以通过编程设计换刀方式，寻找最优路径，提高加工中心的工作效率。通过对机械手换刀过程的分析，设计出了满足其换刀工艺要求、简单可靠的控制系统，使得机械手在性能上得到进一步的提高，能够较好的满足数控加工中心在加工对过程中自动换刀装置的要求。