關(guān)于數(shù)控車床刀架改換流程的簡單分析

 針對數(shù)控車床刀架換刀時需要人工手動操作、換刀時間長的工作情況，選用STC12C2052單片機(jī)作為控制器件，設(shè)計了一套刀架控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)控車床刀架的自動換刀，節(jié)省了換刀的時間，提高了數(shù)控車床的加工效率。同時，針對電動刀架在數(shù)控車床上通過數(shù)控系統(tǒng)控制和本系統(tǒng)中單片機(jī)控制的不同情況，從的角度出發(fā)，在設(shè)計中增加了相應(yīng)的換刀功能允許按鍵及狀態(tài)信息顯示，提高了系統(tǒng)的性及性。接下來，就為您簡單的介紹一下數(shù)控車床刀架改換流程的基本思路。

目前數(shù)控車床是機(jī)械加工行業(yè)的主流設(shè)備，但數(shù)控車床由于其價格較低，且對于簡單零件的加工也足以勝任，因此，在機(jī)械加工行業(yè)中仍然廣泛的應(yīng)用。數(shù)控車床的刀架在換刀是手動完成的，速度慢，效率低。數(shù)控刀架是針對數(shù)控車床設(shè)計的，用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，不適用于數(shù)控車床。本文以單片機(jī)STC12C2052為核心器件，設(shè)計了控制系統(tǒng)，將數(shù)控刀架安裝在數(shù)控車床上，使數(shù)控車床的刀架能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀，節(jié)省了換刀時間，提高了車床的整體效率，而且整套系統(tǒng)的成本也很低。

由于設(shè)計針對的是普通數(shù)控車床的刀架改造，控制系統(tǒng)將在條件較差的生產(chǎn)加工現(xiàn)場使用，因此，控制器件選用了具有   抗干擾能力的單片機(jī)STC12C2052。該單片機(jī)具有高速、高抗干擾能力、加密性好等特點。

常用的數(shù)控車床LD4型四工位電動刀架的工作控制分主電路和控制電路部分，主電路一般外接三相380V交流電源，通過2個接觸器主觸點的分別閉合實現(xiàn)對刀架電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，驅(qū)動刀架正向轉(zhuǎn)動尋找目標(biāo)工位及反轉(zhuǎn)鎖緊。這部分的電路屬于電氣控制的常用電路。選用單片機(jī)的P3.4、P3.5口輸出控制刀架電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的信號，由于單片機(jī)的輸出信號較弱，通過光耦TLP521及三極管對信號進(jìn)行了隔離和放大，先控制繼電器，再通過繼電器的觸點控制刀架電機(jī)主電路中的接觸器，實現(xiàn)對刀架的控制。

數(shù)控車床刀架上的控制信號由位置傳感器（霍爾元件）組成，每一個霍爾元件對應(yīng)刀架的一個工位。將霍爾元件的信號通過光耦隔離后和單片機(jī)的P1.0～P1相連，單片機(jī)通過這些輸入信號識別當(dāng)前的刀架工位。不同規(guī)格的電動刀架，霍爾元件的電壓也不同，主要有24V和12V兩種。由于電路設(shè)計中運(yùn)用了光耦隔離，無論霍爾元件的電源電壓是哪種規(guī)格，都可以直接和控制系統(tǒng)相連接。

按鍵的電路工作原理比較簡單，主要介紹按鍵的具體功能。在刀架操作按鍵的設(shè)置上，模仿數(shù)控車床操作面板上的手動換刀方式，設(shè)置了“刀位選擇”和“換刀啟動”鍵。為提高性，針對數(shù)控車床和數(shù)控車床工作特點的不同，增設(shè)了一個“換刀允許”功能鍵。按鍵的具體作用為：“刀位選擇”鍵：在進(jìn)行換刀前，需要先按“刀位選擇”鍵，根據(jù)按下此鍵的次數(shù)，確定刀架需要轉(zhuǎn)動幾個工位。因為LD4為四工位刀架，當(dāng)按下此鍵的次數(shù)超過3次時，用按下次數(shù)除以4的余數(shù)作為需轉(zhuǎn)動的工位數(shù)。“換刀啟動”鍵：按下該鍵并根據(jù)前面通過“刀位選擇”鍵確定的目標(biāo)工位驅(qū)動刀架進(jìn)行換刀。

“換刀允許”鍵：按下該鍵后的10s內(nèi)，允許換刀操作，如果沒有按該鍵或者按鍵后超過10s，則禁止換刀。在數(shù)控車床的操作面板上不設(shè)該鍵，本設(shè)計中增加該鍵的主要目的是考慮性。對于數(shù)控車床，有“工作模式”的概念，手動換刀只有在“手動模式”時才，在進(jìn)行切削加工時是處于“自動模式”，此時即使誤操作了手動換刀按鍵也不會發(fā)生切削加工過程中刀架轉(zhuǎn)動的危險。但對于數(shù)控車床，沒有“工作模式”的概念，為了防止在切削加工時因誤操作換刀鍵而引起刀架轉(zhuǎn)動，增加了“換刀允許”鍵，了加工中的性。

數(shù)控車床刀架換刀的目標(biāo)工位是通過計數(shù)“刀位選擇”按鍵按下的次數(shù)來計算的。在操作過程中如果誤操作按下過“刀位選擇”按鍵，將會影響下一次換刀中的目標(biāo)工位計算，導(dǎo)致刀架不能到達(dá)正確的工位。針對這個問題，結(jié)合換刀過程中的實際操作情況，程序設(shè)計中對“刀位選擇”按鍵按下次數(shù)計數(shù)時進(jìn)行了時間限制。如果“刀位選擇”鍵按下后超過3s沒有再按“刀位選擇”鍵或“換刀啟動”鍵，則將前面“刀位選擇”鍵按下的次數(shù)清零。這樣避免了操作人員在操作換刀前的不知情而產(chǎn)生對換刀的影響，以換刀動作的正確完成。

所以說，我們通過對數(shù)控車床刀架模塊進(jìn)行改造，雖然需要將普通刀架換成電動刀架，有   的成本支出，但控制系統(tǒng)成本較低，改造的整體費(fèi)用不高，改造后的車床在加工中縮短了換刀時間，提高了效率，降低了生產(chǎn)成本。