因加工中心有自（zì）動換刀裝置, 故在一次裝夾中可完成零件的多工序加工（gōng）。自（zì）動換刀裝置（zhì）的主（zhǔ）要組成部分是刀庫、機械手和驅動裝置。刀庫的（de）功能是存儲刀具並把（bǎ）下一把即將要用的刀具準確地送到（dào）換刀位置。加（jiā）工中心刀庫的定位（wèi）控製一直是一個關鍵技術問題。實現（xiàn）刀庫刀位到預定位置的定位, 是刀具傳送動作的前提。

       一、傳統的刀庫精確定位的實現

      傳統的TH65125×125 型（xíng）臥式加工中心自動換刀裝置是用定位銷來進行機械精定位。裝滿刀具的刀（dāo）庫轉動起來慣性很大,國內外許多（duō）數控機床廠家是用電氣控製（zhì）進行精定位, 即用一套控製刀庫進行精定位（wèi）的控製線路板, 通過對刀庫（kù）上的兩個精定位感應開關傳回（huí）的模擬量進行比較, 用（yòng）其差值（zhí）來控製（zhì）刀庫電機正反轉, 最終達到刀庫精確（què）定位。傳（chuán）統的刀庫電（diàn）氣控製精確定位（wèi）涉及以下（xià）內容。

      1.模擬接近開關

      輸出電壓(或電流（liú）)與物體和接近開關（guān）之間的距離為近似線性關係。由於刀具的刀柄是圓形結構, 兩個接（jiē）近開關為平行安（ān）裝, 所以（yǐ）當移動的刀柄隨著鏈條的轉（zhuǎn）動從某一方向經過兩（liǎng）個接近開關時, 兩個接近開關各（gè）輸出一個（gè）近似正弦規律變化（huà）的電壓信號, 兩個信號（hào）存在著一（yī）個相位差。

      2.比（bǐ）較電路

      把兩（liǎng）個模擬電（diàn）壓信號進行比較, 並做出如下判斷: 輸（shū）出比較結果先達到正最大值, 則刀庫鏈正向轉動; 輸（shū）出比較結果先達到負最大值, 則刀庫鏈反向轉動（dòng）; 輸（shū）出比較結果由正（zhèng）負最大值轉換為“0”, 則該刀座位於兩個接近開（kāi）關正中位置, 即刀庫精確定位位置。通過調整零位置窗的閾值大小, 可（kě）調整刀座的定位精度。窗口值（zhí）偏大則定（dìng）位（wèi）精（jīng）度低, 偏小則導致刀庫鏈抖動, 無法完成定位, 這（zhè）正是不采（cǎi）用（yòng）閉環控製的原因。

      3.邏輯處理電路

      邏輯處理電路是刀（dāo）庫定位控（kòng）製的核心, 主要完成如（rú）下功能:計算最佳找刀路（lù）徑, 控製鏈條正反轉及啟停, 快速找到（dào）要求（qiú）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（jiān）的推移, 其變（biàn）形量(即每（měi）兩個刀位之間的間隙量)也在不斷變化, 無法采用電氣補償的辦法（fǎ）來解決。而且, 這（zhè）種刀庫定位（wèi）控製複雜, 不利於（yú）小批量（liàng）生產等。因此, 有（yǒu）必要尋找一個（gè）經濟、可靠、先進、控製（zhì）和調試簡單的方案（àn）來解決這一技術難題。

      二、改進刀庫定位控製的一種思路

      刀庫定位的（de）核心問（wèn）題是將兩個感應開關(裝在刀庫上（shàng）精定位用)的信號進行比較, 用兩者感（gǎn）應值的差值控製刀庫電機正反轉, 從而最終（zhōng）達到刀庫精定位（wèi）。改進刀（dāo）庫定位（wèi）控製的思路是利用CNC 數控係（xì）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關的輸出量轉變為數字量, 然後通過PLC 程序來比較這兩個感（gǎn）應開關被轉（zhuǎn）化後的（de）數字量差值,由PLC 程序來控製CNC 運轉刀庫, 從而達到刀庫精確定位。該模（mó）擬輸（shū）入板可選用（yòng）西門子公司批量（liàng）產品, 保證性能穩定可（kě）靠。隻要編製好PLC 程序（xù）和正確處理好PLC 和CNC 之間的通信關係, 即可達到控製要求。

      該（gāi）刀庫定（dìng）位控製（zhì）方案由刀庫粗定位和精定位組成。粗定位是根據零件加工程（chéng）序中要求刀庫（kù）應轉到的刀位號, 通過PLC 程（chéng）序計（jì）算出刀（dāo）庫（kù）應轉動的角度（dù）, 並通知CNC 按此值去運轉刀庫。當CNC 控製刀庫運轉到（dào）位後, 立即通知PLC, 粗定位完成。刀庫精定位是當（dāng）PLC 接（jiē）到CNC 發出的粗定位（wèi）到位信號後, PLC 立即（jí）開始對兩個精定位開關輸出值進行比較, 並通知CNC 低速運（yùn）轉刀庫, 直到精定位到位（wèi）。

      三、改進刀庫定位控製的硬件（jiàn）選擇及PLC 控製程序

      1.硬件選擇

      刀庫精定位開關選擇德國巴魯夫公司生產的（de）BAW018-PF- 1- K2 感應開關, 其最大輸出（chū）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, 以滿足刀庫（kù）精定位精度比較（jiào）高的要求。精定位開關（guān）安（ān）裝時, 將（jiāng）刀庫手動轉動一個真正刀具能夠準確順利裝入和拔出刀（dāo）套的位置, 並用千分表測（cè）出轉動誤差在公差範圍內。用專門儀器監測這兩個感應開關的輸出信號, 並同時調整這兩個開關（guān）的安裝位置, 直到這兩個開關（guān）的輸出信號近似（sì）相等為止。安裝後, 要保證兩個感應開關之間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（yīng）靈敏度高。

      刀庫精定位模擬（nǐ）量輸入控製板選用西門子公司（sī）生產的型號為SM34 型的模擬（nǐ）輸入控（kòng）製板。它是一塊（kuài）可接收（shōu）電流輸入信號的控製板, 共可（kě）接入四個電流輸入信號, 該板允許（xǔ）最大輸（shū）入電流0～20mA, 保證兩個（gè）精定（dìng）位用感應開關的輸出變化量（liàng）是0～10mA。

      2.PLC 控製程序

      PLC 控（kòng）製程序編程語（yǔ）言采（cǎi）用西門子S7 語言, 模塊化的設計方法, 將刀庫定位程序分為粗定位（wèi）( FC81 程序塊) 和精定（dìng）位 ( FC82 程序塊) 功能模塊。

      ( 2) 刀（dāo）庫精定位控製（zhì）及PLC 控製程（chéng）序塊( FC82)

      當（dāng）刀庫粗定位完成後, 並沒有到達要找的刀位的真正最終位置( 還差（chà）2°左右) , PLC 接到刀庫該信號後, 開始調用刀庫精定位程序塊( FC82) 。這時CNC 仍然控（kòng）製刀庫繼續低速向前運轉, 所給定的運動（dòng）距離大於最終到（dào）位距離。這時（shí）FC82 工作, 開始讀取（qǔ）刀庫（kù）上兩個精定位用感應開關通過模擬輸入板轉換後的值, 並隨時比較兩者差值（zhí）。當其差值小於允差值時, PLC 即向CNC 第二通道發出刪除餘程（chéng）命令, CNC 接該命令之後, 立即停止刀庫運轉, 並將沒有（yǒu）走完的距離刪除。到此刀庫精定位完成,也即（jí）整（zhěng）個刀庫的找刀定位或者還刀定位完成。這時機械手在PLC 程序控製下, 即可進行取刀或還刀動作。

      通過試驗表明, 改進的TH65125×125 加工中心（xīn）自動換刀（dāo）裝置刀（dāo）庫定位（wèi）方案完全（quán）正（zhèng）確, 運行十（shí）分可靠, 達到定位精度±0.05mm 的原設計要求。