因加工中心有自動換刀（dāo）裝置, 故在一次裝夾中可完成零件的多工序加工。自（zì）動換刀裝置的（de）主要組成部分是刀庫、機（jī）械手和驅動裝置。刀庫的功能（néng）是存（cún）儲刀具並（bìng）把下一把（bǎ）即將要用的（de）刀具準確（què）地送（sòng）到換刀位置。加（jiā）工中心刀庫的定位控製一直是一個關鍵（jiàn）技術問題。實（shí）現刀庫刀位到預定位置的定位, 是刀具傳送動作的前提。

       一、傳統的（de）刀庫精確定位的（de）實現

      傳統（tǒng）的TH65125×125 型臥式加工中心自動（dòng）換刀（dāo）裝置是用定位銷來進行機械精定位。裝滿刀（dāo）具的刀庫轉動起來慣性很大,國內外許多數控（kòng）機床廠家（jiā）是用電氣控製（zhì）進（jìn）行精（jīng）定位（wèi）, 即用一套控製刀庫進行精定位的控（kòng）製線（xiàn）路板, 通過對刀庫上的兩個精定位（wèi）感應開關傳回的模擬量（liàng）進行比較, 用（yòng）其差值來控製刀庫電機正反轉, 最終達到刀庫精確定位。傳統的刀（dāo）庫電氣控製精確（què）定位（wèi）涉及以下內容。

      1.模擬接（jiē）近開關

      輸出電（diàn）壓(或電流)與物體和接近（jìn）開（kāi）關之間的距離為（wéi）近似線性關係。由於刀具的刀柄是圓形結構, 兩個接（jiē）近（jìn）開關為平行安（ān）裝（zhuāng）, 所以當移動的刀柄隨著鏈條的轉動從某一（yī）方向經過兩個接（jiē）近開關時, 兩個接近開關各輸出一個近似正弦規律變化的電壓信（xìn）號, 兩個信號存（cún）在著一個相（xiàng）位差。

      2.比較電路

      把兩個模（mó）擬電壓信號進行比較, 並做出如下判斷: 輸出比較結果先達到正最大值, 則刀庫鏈正向轉動（dòng）; 輸出比較結果先達到負最大值, 則刀庫鏈反向轉動; 輸出比較結果由正負最大（dà）值轉換（huàn）為“0”, 則該刀座位於兩個接近開關正中位置, 即刀庫精確定（dìng）位位置（zhì）。通過調整零位置窗的閾值大小, 可調整刀座的定位精度。窗口（kǒu）值偏大則定位精度低, 偏小則導致刀庫（kù）鏈（liàn）抖動, 無法完（wán）成（chéng）定位, 這正是不采用閉環控製的原因。

      3.邏輯處理電（diàn）路

      邏輯處理電路是刀庫定位控製的核心, 主要完成如下功能:計（jì）算最佳找刀路（lù）徑, 控製鏈條正反轉及啟停, 快速找到要求刀座的精定位區, 控製精確定位及輸出定位完成信（xìn）號。

      但是該類型刀庫隨著使用時間的推移, 其變形量(即每（měi）兩個刀（dāo）位之間（jiān）的（de）間隙（xì）量)也在不斷變化, 無法采（cǎi）用（yòng）電氣補償的辦（bàn）法來解決。而且, 這種刀庫定位控製（zhì）複雜（zá）, 不利（lì）於小批量（liàng）生產等。因此（cǐ）, 有必要尋找一個經濟（jì）、可靠、先（xiān）進、控製和調試簡單的方案來解決這一技術難題。

      二、改進刀庫定位控製的一種思路

      刀（dāo）庫定位的核心問（wèn）題是將兩（liǎng）個感應（yīng）開關(裝在刀庫上精（jīng）定位用)的信號進（jìn）行比較, 用兩者感應值的差值（zhí）控製刀庫電機正反轉, 從而最終達到刀庫精定位。改進刀庫定位控（kòng）製的思路是利用CNC 數控係統的控製（zhì）功能（néng）, 加上一塊模擬量輸入板, 利用輸入板將刀庫上兩個精定位感應開（kāi）關的輸出量轉變（biàn）為數字量, 然後通過PLC 程（chéng）序來比較這兩個感應開關被轉化後的數字量差（chà）值,由PLC 程（chéng）序來控製CNC 運轉刀庫, 從（cóng）而達到刀庫精確定位（wèi）。該模擬輸入板可選用西門子公（gōng）司批量產品, 保證（zhèng）性能（néng）穩定可靠。隻（zhī）要編製好PLC 程序和正確處理好（hǎo）PLC 和CNC 之間的通信關係, 即可達到控製要求。

      該刀庫定位控製方案由刀庫粗定位和精定位組成。粗定位是根據（jù）零件加工程序中要求刀庫應轉到的刀位號, 通過PLC 程序計算出刀庫應轉動的角度, 並通知CNC 按此值（zhí）去運（yùn）轉刀庫。當CNC 控製刀庫運轉到位後, 立即通知PLC, 粗定位完成。刀庫精定位是當PLC 接到CNC 發出的（de）粗定（dìng）位到位信號後, PLC 立即開始對兩個精定（dìng）位開關（guān）輸出值進行比較, 並通知（zhī）CNC 低（dī）速運（yùn）轉刀（dāo）庫, 直到精定位到位。

      三、改進刀庫定位（wèi）控（kòng）製的（de）硬件選（xuǎn）擇及PLC 控製程序

      1.硬件選擇

      刀庫精定位開關選擇德（dé）國巴魯夫公司生產的BAW018-PF- 1- K2 感應開關, 其最大輸出電流為10mA( 最小為lmA) , 該類開關（guān）靈敏度高、抗幹擾性能強, 具有線性放大性能, 以滿足（zú）刀（dāo）庫精定位精度比較高的要求。精定位開關安裝（zhuāng）時, 將（jiāng）刀庫手（shǒu）動轉動一個真正刀具能夠（gòu）準確順利裝入和拔出刀套的位置, 並用千分表測（cè）出轉（zhuǎn）動誤差在公差範圍內。用專門儀器監測這兩個感應開（kāi）關的輸（shū）出信號, 並同時調整這兩個開關的安裝位置, 直到這兩個開關的輸出信號近似相等為止。安裝後, 要保證兩個感（gǎn）應開關之間（jiān）的相對位置及它們相對刀套外圓表麵的距離可調, 以保證它們的感應靈敏度高。

      刀庫精定（dìng）位模擬（nǐ）量輸入控製板選用西門子公司生產的型（xíng）號為SM34 型（xíng）的模擬輸入控製板。它是一塊可接收電流輸入信號的控製板, 共可接入四個電流輸入信號（hào）, 該板允許最大輸入電流0～20mA, 保證（zhèng）兩個精定位用感應（yīng）開關的輸出變化量是（shì）0～10mA。

      2.PLC 控製（zhì）程序

      PLC 控製程序編程語言采（cǎi）用（yòng）西門子（zǐ）S7 語言, 模塊（kuài）化的設計方（fāng）法（fǎ）, 將刀庫定位程序分（fèn）為粗定位( FC81 程序塊) 和精定位 ( FC82 程序塊) 功能模塊。

      ( 2) 刀庫精定位控（kòng）製及（jí）PLC 控製程序（xù）塊( FC82)

      當刀庫粗定（dìng）位完成後, 並沒（méi）有到達要找的刀位的真正最終位置( 還差2°左右) , PLC 接到刀庫該信號後, 開始調用刀（dāo）庫精定位（wèi）程序塊( FC82) 。這時CNC 仍然控製刀庫繼續低速向前運轉, 所給定的運動距（jù）離大於最（zuì）終到位距離。這（zhè）時FC82 工作, 開始讀取刀庫上兩（liǎng）個精（jīng）定位用感應開關（guān）通（tōng）過模擬輸入板轉換後的值, 並隨時比較兩者差值。當其差（chà）值小於允差（chà）值時, PLC 即向CNC 第二通道發出刪除餘程命令, CNC 接該命（mìng）令之後, 立即停止刀庫運轉, 並將沒有（yǒu）走（zǒu）完的距離刪除。到此刀庫精定位（wèi）完成,也即整個刀庫的找刀定（dìng）位或者還刀定（dìng）位完成。這時機械手在PLC 程序控製下, 即可（kě）進（jìn）行取刀或還刀動作。

      通過試（shì）驗表明, 改進的TH65125×125 加工中心自動換刀裝置刀庫定位方案完全正確, 運行十分可靠（kào）, 達到定位精度±0.05mm 的原（yuán）設計要求。