【摘　要】本文主要講述了數控加工（gōng）中心換刀係統，換刀過程是由氣動係統（tǒng）產生（shēng）的（de）動力，控（kòng）製（zhì）過程由PLC 來實現，文中具體介（jiè）紹了換刀的具體過程及控製流程（chéng）。

        1、 數控加工中心的概念

      數控加（jiā）工中心是由機械設（shè）備與數控係統組成的適用於加工複雜零件的高效率自動化（huà）機床，一（yī）種帶有刀庫並能自動更換刀具，對工件能夠在（zài）一定的範圍（wéi）內（nèi）進行多種（zhǒng）加工（gōng）操作的數控機床。它的具有很強的綜合加工能力，工件裝夾後控製係統能按不（bú）同的工（gōng）序要求自動選擇（zé）刀具和更換刀具，自動改變機床主軸轉（zhuǎn）速、切削進給（gěi）量、刀具（jù）的運動（dòng）軌跡等和其（qí）他（tā）輔助功能，依（yī）次完（wán）成工件一個或幾個麵上多工（gōng）序的加（jiā）工內容，尤其是在加工精度要求較高、加工的（de）零件形（xíng）狀比較複雜，品種更（gèng）換（huàn）頻繁時，加工（gōng）中心的（de）優（yōu）勢（shì）更加明顯。加工（gōng）中心能集中完成多種工序，因而大大減少了刀具的裝夾（jiá）和調整時間，使機床的利用率（lǜ）可達80% 以上，遠遠高於普通機床（chuáng）。所以說，加工中心不僅提（tí）高了工件的加工精度、生產率，而且是數控機床中自動化程度最高的綜合性機床。

      2 、數控加工（gōng）中心換刀裝置

      自動換刀裝置，簡稱ATC，是（shì）加工中心的主要組（zǔ）成部分，主要由兩（liǎng）種結（jié）構（gòu）組成：刀庫和機械手（shǒu）。刀（dāo）庫主要有兩種，一種（zhǒng）是盤式，另一種是鏈式，其功能是儲存有足夠量的刀具，當係統發（fā）出指令時，刀庫就會把所需的刀具迅速、準確地送到特定的位置以供（gòng）係統使用。換刀機械手一般為兩爪式（shì），安裝在主軸和刀庫之間，它的功能是先把主軸（zhóu）上已用過或不用的刀具送回到（dào）刀（dāo）庫，然後把係統所需的刀具由（yóu）刀庫送（sòng）到主軸上，當需要換刀（dāo）時，首先由數控係統發出指令，然後由氣動機械手通過相應的控製軟件，自動選擇刀具進行交換，完成（chéng）主軸的各種等動作。
 
 
      2.1 數控加工中心氣動換刀係統原理
 

     氣動（氣壓傳（chuán）動）係統是一種能量轉換係統，其工作原理是空壓機將原動機輸（shū）出的機械能轉換為空氣的壓力能，通（tōng）過各種（zhǒng）閥及（jí）管路將壓力能傳送（sòng）到執行元件，也就是氣缸和氣馬達，然後再轉化（huà）為機械能從而推動負載做功（gōng）。氣動換刀係統原理圖如圖1 所示，在（zài）換刀過程中實現定位、鬆刀、拔刀、向錐孔吹氣和插刀等動作。其工作過程為：當需要換刀時，首先由係統（tǒng）發出指（zhǐ）令，使主軸（zhóu）停止（zhǐ）轉動，同時4YA 得電，壓縮空氣經氣動三聯件1、兩（liǎng）位三通換向閥4、單向節（jiē）流閥5 中的（de）節流閥進入缸A的右腔，使A的活塞左移，這個過程可以實現（xiàn）主軸的自動定位（wèi）。當活塞杆壓下（xià）SQ1 時，6YA 通（tōng）電，壓縮空氣（qì）經兩位五通換向閥6、快速排氣閥8 進（jìn）入增壓缸B 的上腔（qiāng），使活塞（sāi）伸出，這個過（guò）程為主軸的送（sòng）刀過程，當活塞杆下（xià）降碰（pèng）到SQ3 時（shí）8YA 通電，壓縮空氣經三（sān）位五通換向閥9、單向節流閥（fá）11 中的單向閥進入缸C 的上腔，活塞及活（huó）塞杆下（xià）移實現拔刀過程。然後由回轉刀庫交換刀具，同時使得1YA 通電，壓縮空氣經兩位兩通（tōng）換向閥2，單向節流閥3 向主軸錐孔吹氣。一段時間以後1YA斷電、2YA通電，停止吹氣，這（zhè）個過（guò）程由定時（shí）器（qì）來實現。當停止吹氣時8YA 斷電（diàn）、7YA 通電，壓縮空氣經三位五通換向（xiàng）閥9、單向節流閥10 中的（de）節（jiē）流閥進入缸C 的下腔，活塞及活塞杆上（shàng）移，實現插刀的動作。

      當碰到SQ6 時使6YA 斷（duàn）電、5YA 通電，壓縮空氣經兩位三通換向閥6 進入增（zēng）壓缸B 的下腔，使活塞及活（huó）塞杆退回，主軸通（tōng）過特（tè）定的機械連接機構使（shǐ）刀具夾緊。當碰到SQ4 時使得4YA 斷電、3YA 通電，缸（gāng）A 的活塞複位，回到初始狀態，此時一次換刀結束。

                            圖（tú）1 氣動換刀係（xì）統原理圖

      2.2 氣動換（huàn）刀係統的PLC 控製（zhì）係（xì）統設計

      本文選擇的是德國西門子公司（sī）生產的S7–200CPU224，S7–200 係（xì）列PLC 是西門子公司生產（chǎn）的一種小型PLC。以下是控（kòng）製本係統的I/O 地址分（fèn）配表和流程（chéng）圖（tú）。

            表1 氣動換刀（dāo）係統的I/0 地址分配表（biǎo）

                           圖2 氣動換（huàn）刀（dāo）係統控製流程圖

       3 、總結

     本文介紹了（le）換刀係統的特點、應用領域，發展趨勢以及工作原理。對換刀係統的（de）氣動（dòng）原（yuán）理及PLC 控製進行了詳盡的論（lùn）述。