1 引言

自動刀架用于完成自動換刀功能，是數控車床的關鍵執行部件。每一臺刀架需要作上千次的可靠性運轉試驗才可出廠。為了提高生產效率，提出plc實現自動刀架例行試驗系統項目，項目可以同時對c616-c620型數控機床多臺多工位的立式、臥式刀架做試驗。

2 原理設計

項目要求plc自動刀架試驗系統，可完成一至多臺，四工位、八工位或十二工位的立式、臥式刀架做循環的可靠性換刀運轉試驗。

2.1 自動刀架工作原理

不管是哪一類刀架，其工作原理基本是一致的。刀架電機得電，電機正轉，刀架完成上升、正向轉位（刀盤前凸、正向轉位：臥式刀架）功能，轉至所需刀位（由探頭檢測），電機反轉，刀架完成旋轉到位后的刀臺下降鎖緊（刀盤縮回鎖緊：臥式刀架）功能，鎖緊后鎖緊開關接通，電機斷電，至此刀架一個換刀運動周期結束。

2.2 自動刀架電控原理

以四工位自動刀架為例，自動刀架電氣原理圖如圖1所示。根據刀架電氣原理圖和刀架探頭的結構，可分析，刀架探頭刀位的檢測相當于一個一刀四位的波段開關，換刀控制電路由k1、k2及刀架探頭組成，k1檢測刀架是否旋轉到位，k2及探頭刀位分別與t0～t3四個刀號的信號并聯，達到區分刀架旋轉到位后檢測是否與信號的刀號一致。四個二極管并聯達到區分不同刀號有用同一繼電器k2檢測目的。

刀架電機順序控制器受k2觸點控制接通，km1得電令電機正轉，同時km1常開觸點閉合，k3得電，k3常開觸點閉合，保證電機正反轉期間延續閉合，一旦k2斷開，電路順序轉入km2線圈得電閉合，電機反轉，刀架鎖緊后斷電，刀架運動才能終結。

3 plc電控系統設計

由于試驗系統控制對象是四工位、八工位或十二工位的刀架，先由plc產生循序脈沖，提供四工位、八工位或十二工位的刀位信號；根據刀架的工作原理和刀架刀位檢測電路及電機順序控制的繼電器電路。采用plc取代繼電器控制電路，組合成plc自動刀架試驗系統。本系統以四工位自動刀架為例，八工位、十二工位可根據四工位系統增加循序脈沖信號和刀位檢測電路。

3.1 循序脈沖的產生

循序脈沖發生器的脈沖信號波形如圖2所示。脈沖信號的寬度可根據刀架一個換刀周期來定，由于c616-c620數控車床一個換刀周期為3.5s，在本系統中脈沖信號的寬度設定為5s。

3.2 循序脈沖發生器編程設計

圖3為循序脈沖發生器的梯形圖。用習慣的繼電器來描述，當輸入繼電器x0閉合時，輸出繼電器mo、m1、m2、m3按順序產生脈沖信號；當x0斷開時，所有輸出復位。工作過程如下：

（1）當x0接通時，計時器t0開始計時，同時產生m0脈沖，計時時間到，t0常閉觸點打開，m0線圈斷電；m0常開觸點閉合，m1開始計時，同時m1輸出脈沖。

（2） t1計時時間到，常閉觸點打開，m1斷電；同時常開觸點閉合，t2開始計時，同時m2輸出脈沖。

（3） t2計時時間到，常閉觸點打開，m2斷電；同時常開觸點閉合，t3開始計時，同時m3輸出脈沖。

（4）t3計時時間到，m3輸出斷開。接著重新開始產生順序脈沖，即為循序脈沖發生器的工作機理。對于5s的輸出脈沖寬度，以三菱fx2n微型可編程序控制器，t0～t199定時器的時鐘脈沖是100ms，須對定時器進行累加至50次。

3.3 plc試驗系統

（1）換刀控制梯形圖：循序脈沖換刀信號m0～m3加在刀位檢測電路端口與刀架探頭各刀位處，換刀控制檢測構成了與或關系，與電機順序控制電路轉換成plc的梯形圖如圖4所示。

（2） plc試驗系統梯形圖：即將循序脈沖發生器梯形圖與換刀控制梯形圖串接，就構成plc自動刀架試驗系統的梯形圖。

3.4 plc電控圖設計

plc產生的循序脈沖換刀信號為內部繼電器或輔助繼電器，不占用輸入輸出接點，對于四工位刀架的plc外部接線如圖5所示。

4 結束語

選用輸入24點的plc微型可編程控制器，就可同時對四臺四工位刀架做試驗，取代以555時基器為信號源的單臺刀架試驗儀。可大大提高生產效率，提高產品可靠性，提高企業經濟效益，這是設計plc自動刀架試驗系統的目的。