因加工中心有自動換刀裝置, 故在一次裝夾中可完成零件的多工序加工。自動換刀裝置的主要組成部分是刀庫、機械手和驅動裝置。刀庫的功能是存儲刀具並把下一把即將要用的刀具準確地送（sòng）到換刀（dāo）位置。加工中心刀庫的（de）定位控製一直是一個關鍵技術問題。實現刀庫刀位到預定位置的（de）定位, 是刀具傳送動作（zuò）的前提。

       一、傳統的刀庫精確定位的（de）實現

      傳統的TH65125×125 型臥式加工中心自動換刀裝置是用定（dìng）位銷來進行機械精定（dìng）位。裝滿刀具的刀庫轉動起來慣性很大,國內外許多數（shù）控機床廠家是（shì）用電氣控（kòng）製進行精定位, 即用一套控（kòng）製刀庫進行精定位的控製線路板, 通過對刀庫上的兩個精（jīng）定位感應開關傳回的（de）模擬量進行（háng）比較, 用其差值（zhí）來控製刀庫電機正反轉, 最終達到刀庫精確定位。傳統的（de）刀庫電氣控製精確定位（wèi）涉及以下內容。

      1.模擬接近開關

      輸出電壓(或（huò）電流)與物（wù）體和接近開關之間的距離為近似（sì）線性關係。由（yóu）於刀具的刀柄是圓形結構, 兩個接近開關為平行（háng）安裝, 所以（yǐ）當移動的刀柄隨著鏈條的轉動從某一方向經過兩個接近開關時, 兩個接近開關各輸出（chū）一個近似正弦規律變化的電壓信號, 兩個信號存在著一個相位差。

      2.比較電路

      把兩個（gè）模擬電壓信號進行（háng）比較（jiào）, 並做出如下判斷: 輸出比較結果先達到正最大（dà）值, 則刀庫鏈正向轉動; 輸出比較結果先達到負最大值, 則刀庫鏈反向轉動（dòng）; 輸出比較結（jié）果由正負最大值轉換為（wéi）“0”, 則該刀座位於兩個接近開關正中位置, 即刀庫精確定位位置。通過（guò）調（diào）整零位置窗（chuāng）的閾值大小, 可調整刀座的定（dìng）位精度。窗口值偏大（dà）則定位精度低, 偏小則導致刀庫鏈抖動, 無法完成定（dìng）位, 這正是不采用閉環控製的原因。

      3.邏輯處理電路

      邏輯處理電路是刀庫定位控製的核心, 主要完成如下功能:計算最佳找刀路徑, 控製（zhì）鏈條正反轉及啟停, 快速找到要（yào）求刀座的精定位區（qū）, 控製精確定位及（jí）輸出定位完成信號。

      但是該類型刀庫（kù）隨著使用時間的推移, 其變（biàn）形量(即每兩（liǎng）個（gè）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來解決（jué）。而且, 這種刀庫定位控製複雜, 不利於小批（pī）量生產等。因此, 有（yǒu）必要尋找一個經濟、可靠、先（xiān）進、控製和調試簡單的（de）方案來解決這一技術難題。

      二、改進（jìn）刀庫定位控製的一（yī）種思路

      刀庫定位的（de）核心問（wèn）題是（shì）將（jiāng）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（kòng）製刀庫（kù）電機正反轉, 從而最終達到刀庫（kù）精（jīng）定位。改進刀庫定位（wèi）控製的思路是（shì）利（lì）用CNC 數（shù）控係統的控製功能, 加上一（yī）塊模擬量輸入板, 利用（yòng）輸入板（bǎn）將刀庫上兩個精定位感應開（kāi）關的輸出量轉變為數（shù）字量, 然後通過PLC 程序來比較這兩個（gè）感應開關被轉化後的數字量差值,由PLC 程序（xù）來控製CNC 運轉刀庫, 從而達到刀庫精確定位。該（gāi）模擬輸入板可選用西門子公司（sī）批量產品, 保證（zhèng）性能穩定可靠。隻要編製好PLC 程序和正確處理好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。粗定位是根據零件（jiàn）加工（gōng）程序中要求刀庫應轉到的刀位號, 通過PLC 程序計算出刀（dāo）庫應轉動的角度, 並通知CNC 按此值去運（yùn）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 接到CNC 發出的粗定位到位信號後, PLC 立即開始對兩個（gè）精定位開關輸出值進（jìn）行比較, 並通知CNC 低速運轉刀庫, 直到精定位到位。

      三、改（gǎi）進刀庫定位控製的硬件選擇及PLC 控製程序

      1.硬件選擇

      刀（dāo）庫精定位開關選擇德國巴魯夫公司生產的BAW018-PF- 1- K2 感應開關, 其最（zuì）大（dà）輸出電流為10mA( 最（zuì）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（yǐ）滿足刀庫精定位精度比較高（gāo）的（de）要求。精定位開關安裝時, 將刀庫手動轉動一個真正刀具能夠準確順利裝入和拔出刀套的位置, 並用千分表測出轉動誤（wù）差在公差範圍內。用專門儀器監測這兩個感應（yīng）開關的輸出信號, 並同時調整這兩個開（kāi）關的安裝位置（zhì）, 直到這兩個開關的輸出信號近似相等為止（zhǐ）。安裝後, 要（yào）保證兩個感應（yīng）開關（guān）之間的相（xiàng）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（dù）高。

      刀庫精定位模擬量輸入控（kòng）製板選用西門子公司生產（chǎn）的型號為SM34 型的模擬輸入控製板。它是一塊可接（jiē）收電流輸入（rù）信號的控製板, 共可接入四個電流輸入信（xìn）號, 該板（bǎn）允許（xǔ）最大輸入電流0～20mA, 保證兩個精定位用感應開關的輸出變化（huà）量是（shì）0～10mA。

      2.PLC 控製（zhì）程序

      PLC 控製程序編程語言采用西門子S7 語言, 模塊（kuài）化的設計方法, 將刀庫定位程（chéng）序分（fèn）為粗定位( FC81 程序（xù）塊) 和精定位 ( FC82 程序塊) 功能（néng）模塊。

      ( 2) 刀庫精定位控製及PLC 控製程序塊( FC82)

      當（dāng）刀庫粗（cū）定（dìng）位完成後, 並沒有到達要找的刀（dāo）位的真正最終位置( 還差2°左右) , PLC 接到刀（dāo）庫該信號後, 開（kāi）始調用刀（dāo）庫（kù）精定位程序塊( FC82) 。這（zhè）時CNC 仍然控製刀庫繼續低速向（xiàng）前運轉, 所給定的運動距離（lí）大於最終到位距離。這時FC82 工作, 開始讀取刀庫上兩個精定位用感應開關通過模擬輸入板轉換後的值（zhí）, 並隨時比較兩者（zhě）差值。當其差值小於（yú）允（yǔn）差值時, PLC 即向（xiàng）CNC 第二通道發出刪除餘程命令, CNC 接該命令之後, 立即停止（zhǐ）刀庫運轉（zhuǎn）, 並將沒有走完的距（jù）離刪除。到此（cǐ）刀（dāo）庫精定位完成,也即整（zhěng）個刀庫的找刀定位或者還刀定位完成（chéng）。這時機械手在PLC 程序控製下, 即可（kě）進行取刀或還刀動作。

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