数控机床自动换刀控制

7.4.5　数控机床自动换刀PMC控制

数控机床应用最多的是转塔式刀架（又称电动刀塔）。转塔式刀架是用转塔头刀座安装或央持各种不同用途的刀具，通过转塔的旋转分度定位来实现机床的换刀动作。下面以常州电动刀架BWD40-1为例，分析数控机床自动换刀的PMC控制过程（系统采用FANUC-0iTB）。

常州BWD40-1电动刀塔为6工位，采用涡杆涡轮传动，定位销进行粗定位，端齿啮合进行精定位。通过电动机正转实现松开刀塔并进行分度，电动机反转进行锁紧并定位，电动机的正反转由接触器KM3、KM4控制，刀塔的松开和锁紧靠微动行程开关SQ进行检测。电动刀塔的分度由刀塔主轴后端安装的角度编码器进行检测和控制。具体控制电路如图7-50所示。

图7-50　数控机床电动刀塔电气控制线路

对BWD40-1电动刀塔PMC控制的要求如下：

●机床接收到换刀指令（程序的T码指令）后，转塔电动机正转进行松开并分度控制，分度过程中要有转位时间的检测，检测时间设定为10s，每次分度时间超过10s，系统就发出转塔分度故障报警。

●转塔进行分度并到位后，通过电动机反转进行转塔的锁紧和定位控制，为了防止反转时间过长导致电动机过热，要求转塔电动机反转控制时间不得超过0.7s。

●在转塔电动机正反转控制过程中，还要求有正转停止的延时时间控制和反转开始的延时时间控制。

●自动换刀指令执行后，要进行转塔锁紧到位信号的检测。只有检测到该信号，才能完成T码功能结束。

●在自动换刀控制过程中，要求有电动机过载、短路及温度过高保护，并有相应的报警信息显示。自动运行中，程序的T码错误（T＝0或T≥7）时也有相应的报警信息显示。

图7-51为SSCK-20数控机床电动刀塔PMC控制梯形图。如图7-51中的X2.1、X2.2、X2.3为角度编码器的实际刀号检测输入信号地址，X2.6为角度编码器位置选通输入信号（每次转到位就接通）地址，通过常数定义指令（NUME）把转塔当前实际位置的刀号写入到地址D302中。通过判别一致指令（COIN）把当前位置的刀号（D302中的数值）与程序的T码选刀刀号（F26中的数值）进行判别。如果两个数值相同，则T码辅助功能结束（说明程序要的刀号与当前实际刀号一致）；如果两个数值不相同，则进行转塔的分度控制。通过判别指令（COIN）和比较指令（COMP）与数字0和数字7进行比较，如果程序指令的T码为0或大于等于7时，系统要有T码错误报警信息显示，同时停止转塔分度指令的输出。当程序指令的T码与转塔实际刀号不—致时，系统发出转塔分度指令（继电器R0.3为1），转塔电动机正转（输入继电器Y2.4为1），通过涡杆涡轮传动松开锁紧凸轮，凸轮带动刀盘转位，同时角度编码器发出转位信号（X2.1、X2.2、X2.3）。当转塔转到换刀位置，系统判别一致指令（COIN）信号R0.0为1，发出转塔分度到位信号（继电器R0.4为1），转塔电动机经过定时器01的延时（定时器TMR01为50ms）后，切断转塔电动机正转输出信号Y2.4，同时接通反转运行开始定时器02。经过延时后，系统发出转塔电动机反转输出信号Y2.5，电动机开始反转，定位销进行粗定位、端齿盘啮合进行精定位，锁紧凸轮进行锁紧并发出转塔锁紧到位信号（X2.5）。经过反转停止延时定时器03的延时（定时器TMR03设定为0.6s）后，发出电动机反转停止信号（R0.7为1），切断转塔电动机反转运转输出信号Y2.5。通过转塔锁紧到位信号X2.5接通T辅助功能完成指令（R1.1为1），继电器R1.1为1后，使系统辅助功能结束指令信号G4.3为1，切断转塔分度指令R0.3，从而完成换刀的自动控制。在换刀整个过程中，当换刀过程超时（TMR04）、电动机温升过高（X2.4）及电动机过载/短路保护断路器QF4（X2.7）信号动作时，系统立即停止换刀动作并发出系统换刀故障信息。

图7-51　SSCK-20数控机床电动刀塔PMC控制梯形图