摘要：在進行自選刀時，主要有隨機選刀和順序選刀（dāo）兩種方式，其中順序選刀是按照事先預定好的工序，在刀庫中插入刀具，然後按照順序轉到（dào）取到位置（zhì），然後把使用（yòng）過的刀（dāo）具再次放入到原來的刀（dāo）座（zuò）中。

     關鍵（jiàn）詞：加工中心；控（kòng）製設計；計算機數控裝置；可編程控製器；數（shù）據寄存器

     1、自動（dòng）換刀裝置的相關說明

     隨（suí）著經濟發展的步伐不斷加快，新理念、新思想不斷湧（yǒng）現，現（xiàn）代製造業（yè）的發（fā）展速度也在呈上升趨（qū）勢，當前，加工（gōng）中心配置自動換刀裝置的作（zuò）用愈發突出，原因在於它可以最大限度地降低零部件加工所需的時間。 自動（dòng）換刀裝置通常由三部分（fèn）組成：一是刀庫；刀庫中刀具的數量（liàng）在（zài）十到一百多把（bǎ）不等，刀（dāo）庫的主要作用一（yī）方麵可（kě）以儲存刀具（jù）；另一方麵還可以實時準確地（dì）進行定位。 二是控製裝（zhuāng）置；三是（shì）機械（xiè）手。 如果刀庫體積太大或是刀庫中的刀具儲（chǔ）存數量較多時，這會影（yǐng）響
刀庫的移動（dòng）速度，最終使定（dìng）位（wèi）出現偏差（chà），此時機械手的有效性就會真正發揮出來， 它（tā）可以實現換刀動作。 換刀機械手可以對刀具進行重新裝卸而且還能（néng）靈活地進行刀庫與主軸頭（tóu）之間的傳遞。 對於（yú）數控加工中心來說（shuō），換刀效率的（de）高低直（zhí）接關係刀庫的真正作用的發揮。 自動換刀裝置的優點（diǎn）在於能夠集中完成多個程序， 而且還能節省時間，最大限度地提（tí）高工作效率。 因此為了滿足現代發展之需（xū），通常情況（kuàng）下加工中（zhōng）心都會（huì）配備一定的自動換刀係統。

     2、PLC 中心控製係（xì）統的主要特征

     2．1、穩定性強，抵抗幹擾力（lì）強

     我們都知道先前的繼電器控製係統中都用到了中間繼電器等部件，但因為接觸（chù）點不牢固，極容易出現一定的事故。 隨著高科技領域的不斷發展，在製（zhì）造業中引入（rù）PLC中心控製係統有效地解決了這一問題，PLC 中心係統在設計中進行了屏蔽、安全（quán）等保護措施，可避免外部環境的幹擾，提高設備的使用率。 當前，PLC 的應用範圍非常廣泛，而且效果較為顯（xiǎn）著，據統計該係統運行後可在很長（zhǎng）的時間內不會出現故障，能夠正（zhèng）常運轉，即便遇到一定的幹擾也能很好地抵禦。PLC 控製係統經常（cháng）被用作幹擾能力較為嚴重的工業生產現場，並在其中（zhōng）發（fā）揮著巨大（dà）的作用（yòng）。

     2．2、可操作性強，實用方便

     PLC 控製係統可操作性強，實（shí）用方便，一台 PLC 控製係統可以為（wéi）很多用戶提供（gòng）一定的編（biān）程元（yuán）件，可在複雜的環境中靈活運用。 與傳統（tǒng）功能的繼電（diàn）器係統相比（bǐ）較而言，PLC 控製係統有自己獨有（yǒu）的優勢之處：一是能夠通過互聯網實現分散控製，集中管理；二是操作簡單易行。 因此在工業設計中 PLC 控製係統得到了有效的應用，幾乎完（wán）全取代了傳統的繼電器（qì）控（kòng）製，大大提高了工作（zuò）的效率，也在一定程度上提高工作的精準性（xìng）。

     2．3、編程操作易行，維（wéi）修（xiū）便捷

     當前，在 PLC 編程語言中尤以梯形圖的使用範圍（wéi）最為廣泛。 原因在於梯形圖編程傳承了傳統繼電器控製線路中的相關優點，可將圖清楚明了地反映到大眾（zhòng）麵前。 PLC擁有一定的故障診斷能力以（yǐ）及自我修複（fù）能力， 當係統出現故障時，PLC 可以通過二極（jí）管等（děng）發出警報，這樣可方便操作人員及時對故（gù）障進行排除，將損失降至最低，延長使用年限。

     2．4、能耗低且重量輕
 

     PLC 控製係統能耗低且重量輕，操作起來方（fāng）便易行（háng），這主要（yào）是因為（wéi） PLC 是（shì）通過大規模的集成電路組裝而成（chéng）的。 PLC 是一（yī）種（zhǒng）實現機電一體化較為理想的控製設備。 尤其是對（duì）於（yú）一些較（jiào）為（wéi）繁雜的控製係統，當使用 PLC 係統後可大大（dà）降低繼電器的使用數（shù）量。 因為 PLC 的體積較小（xiǎo）因而可將開關櫃的體積縮小（xiǎo）到一定範圍內，節省了一（yī）部分空間。 與傳統（tǒng）繼電器開（kāi）關控製係統相比較 PLC 占用空間小、 能耗低（dī），在現代工業發展中發揮著重要作用。

     2．5、安裝簡便，保養方便

     盡管 PLC 控製係（xì）統體積較小，但其功能卻（què）非常強大，它不僅可以彌補傳統繼電器的不足之處，而且還可以減小電器櫃中各種電器元件存儲的容量，防止複雜的接線相互交錯。 PLC 的梯形圖程度可操作性強，即便是編程初學者，也（yě）能在很（hěn）短的（de）時間內將所有的操作技術掌握， 如果係統出現一定的（de）錯誤，也能很容易將（jiāng）其修複。 尤其是對（duì）於（yú）一些係統較為繁雜的（de）設計（jì）， 使用PLC 梯形圖設（shè）計出的電路圖更為簡便，可使相關人員在（zài）極（jí）短時間內掌握（wò）電路圖的原理，可為設（shè）計人員節約大量的時（shí）間（jiān）。

     3、識別刀具和選刀具的方法

     3．1、識別刀具方法

     通（tōng）過加工中心的計算機數控（kòng）裝置（CNC）發出選刀（dāo）指令，然（rán）後把刀庫（kù）轉到需要刀具號取刀位置的過（guò）程叫做自動選刀。 一般自動選（xuǎn）刀主要有隨機選（xuǎn）刀（dāo）和順序選刀兩種。其中順序選刀法指（zhǐ）的是按照事（shì）先設（shè）定好的工（gōng）序將刀具先後插入到（dào）刀庫中（zhōng），然（rán）後（hòu）在按照先後順序（xù）轉動到取到的位置，並將使用過的刀具再次放（fàng）入到原來的刀座中（zhōng），這種方式不需要安裝刀（dāo）具識別（bié）裝置，工（gōng）作（zuò）穩定性好、 驅（qū）動裝置也較為簡單，但是刀庫中的刀具無法在其他工序中進行使用。 假（jiǎ）如沒有按照順序安裝在刀庫（kù）中，會造成比較嚴重的後果（guǒ）。 隨（suí）機（jī）選刀法指的是按照指令（lìng）的要求隨機選擇需要使用的刀具，可以在刀庫中（zhōng）隨（suí）意存放刀具，在各個（gè）刀座或刀具上設置有相應的代碼，在進行換刀時，刀庫會自動旋（xuán）轉， 然（rán）後選（xuǎn）擇（zé）經過識別（bié）的刀（dāo）具，當CNC 指令和刀具代碼一致時，此刀具會被選中，刀庫會自動旋轉然後將刀具送到需要換刀的位（wèi）置。

     3．2、利用 PLC（可編程控製器）隨機進（jìn）行選刀

     利用（yòng）可編程控製器進（jìn）行隨機選刀可以使主（zhǔ）軸上的（de）刀具和刀庫上的刀具進行任意（yì）交換，此方（fāng）式主要使（shǐ）用軟件來實現選刀，可以避免出現因識刀裝置可靠性和穩（wěn）定性（xìng）低造成的選刀失誤的情況。

      3．2．1、刀座號和刀具號一致
 

     為了可以講述清（qīng）楚，本文假設刀庫有 8 把刀和 8 個刀座（zuò），可以存放 8 把刀具（jù）， 在實際使用過程中，要結合刀（dāo）具的實際情況進行確定，為了可以使用 BCD 碼將其表示（shì）出來，以方（fāng）框中 1～8 號編製刀座固（gù）定位置編號，主軸刀位置號為 O（見圖（tú） 1）。 通過在 PLC 內部建（jiàn）立模擬（nǐ）刀（dāo）庫數據表，要將刀座編號和數據（jù）表（biǎo）序號 D0～D8 的編號逐一對應，刀具號為（wéi）各個表序號 （D0～D8） 的內容， 其中 D0 主軸上的刀具號即為D0 的內容。 在刀具旋轉的過程中，各個（gè）刀座（zuò）從換（huàn）刀位置通過時（shí），會將脈衝輸入到（dào） PLC，並且在刀庫正轉的（de）過程中，會使計（jì）數脈衝加 1，刀庫反轉的過程中，會使計數脈（mò）衝少 1，使 PLC 內部計（jì）數器可以持續在 1～8 之間進行循（xún）環，並且（qiě）當值為（wéi）刀庫當前刀座號的位置，如圖 1 右邊所示。

      3．2．2、選刀具體流程

      在 CNC 向 PLC 發送尋找新刀具的相關指令後，會檢索內部（bù）數據寄存器的模擬刀庫數（shù）據表，在搜索到 CNC 給定的刀具號後，會將刀具號所在位置和當前刀具庫之間的位置進（jìn）行比較，並對刀庫轉向和相差的距離進行計算，並根（gēn）據計算結果向刀（dāo）庫軸發（fā）出脈（mò）衝頻率和脈衝數，保證需要的刀（dāo）座號可以轉動到（dào）指定位置，為機械手、刀庫和主軸之間的換刀做好準備工作。