PAGE密級(jí)：JINGGANGSHAN外文翻譯題目數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的研究學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)機(jī)制11(本1)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師起訖時(shí)間2014.11——2015.5教務(wù)處印制PAGE17機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)外文翻譯井岡山大學(xué)外文翻譯用紙Machinery,2011,12(04)ResearchontheautomatictoolchangersystemofthemanchingcenterZHENGXin-wu,ZHANGMing-zhong,LIChun-mu,LIYin,CHENYong-ming(DepartmentofMechanical&ElectricalEngineering,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)Abstract：Theautomatictoolchanger(ATC),whichincludesamagazine,atoolchangerandacontrolsystem,isoneofthekeycompomentsofthemachiningcenter(MC),GeneralissuesoftheATC,however,areitsslownessandlowstabilityduringtoolchangesandthecomplexityofcontrolsystemprogramming.Tosolvethoseproblems,onetypeofsoftwareanditsinternalPLCtechnologywereinverstigated.BasedonananalysisofthefundamentalstructureandoperatingprincipleoftheATCsystemandaresearchofthecontrolprocedureofthe“discwitharm”-typeATC,thePLCprogramandmacroprogramscombinedwithServoWorksCNCtechnologyweredeveloped.Finally,itwasshownthatnewlydesignedcontrolsystemcancompletethewholeprocessofchangingtoolsin4to6secondsontheYY-1060verticalMC.Theresultsindicatethattheprocessisrapid,accurateandreliableenoughtocompletelymeetthepracticalrequirements.Keywords:machiningcenter(MC);automatictoolchanger(ATC);programmablelogiccontroller(PLC)IntroductionUsingknifelibrary(MAG)automatictoolchangeisthewayoftoolchange,iswidelyusedinmachiningcenterindependentknifelibraryvastlyincreasesthestoragequantityofcuttingtool,whichhelpstoexpandthefunctionofmachinetool,andcanbewellisolatedinterferenceofvariouskindsoffactorsaffectingthemachiningaccuracy.Processingcenterofthelibrarytypesare:aknifedisctoollibraryandchaintoollibrary.Librarychangetoolwayaccordingtothepresenceofmanipulator,toolchangeprocessintoamanipulatortoolchangeandnomanipulatortoolchange.ThisstudyinordertoYY-1060verticalmachiningcenterisequippedwithDEX-A402disctoollibrarymanipulatorautomatictoolchangemechanismastheobject,studyofautomatictoolchanger(ATC)system.Programmablecontroller(PLC)isthecorepartofautomatictoolchangesystem.Atpresent,thedomesticcontroloftheautomatictoolchangemorethanthetraditionalPLC(hereinafterreferredtoashardPLC)andsinglechipmicrocomputer,suchasmitsubishiFXseriesPLC,SiemensS7-200seriesPLC,AT98C51microcontroller.HardPLCcontrolmethodwithoutspecialinstructionsofthetool,youneedtowritecomplexcutterPLCprogram,aswellassimplifytheprocessofncprogrammingbymacroprogram;Adoptsinglechipmicrocomputercontrolcircuitstructures,complex,thesystemstabilityislow,programmingcomplex.ThisresearchadoptstheLadderWorksisakindofbuilt-inPLCsystemsoftwarebasedonthetechnologyofServoWorkstype,canbebetweenCNCrapidinternalsignaltransmission.LibrarystructureandtoolchangemovementAutomatictoolchangemaincomponentsinclude:motor,CAM,toolpot,daolibrarymotor,cup,brake,pinecliproundtool,theoriginsignal,etc.DEX-A402automatictoolchangeisshowninfigure1.Fig.1.AutomatictoolchangeFig.2.SwordarmactionSwordarmactiondrivenbysteppingmotor,toolchangeactionpoints4stepstocomplete.Singleswordarmmotordirectionofrotation,throughtheautomatictoolchangemechanismofCAMmechanismtocontroltheswordarmandreversing,thedrivemodeimprovestheswordarmrotationAngleprecision,simplifythecontrolofthemotoratthesametime.Swordarmmovementofthespecificprocessasshowninfigure2.TransferinstructionsCNCprogramminginstructionbyT,Minstructionstocompletetheautomatictoolchangeaction,toolchangeinstructiondecodedbytheinternalsystem,thetargettool,andmacroinstruction,translatedintothecorrespondingbinarynumbersavedtothesystemspecifiedintheregister.ServoWorksPLCsystemTinstructiondecodertoF26,MinstructiondecodetoF10,userscanaccordingtotherequestofchangeknifeactionwritemacroprogramandPLCprogram.Tdirectivespecifiesthetool,completingthelibrarychoosetool,toollibraryrotationdirectionjudgmentanddeterminationofrotatinginterval;Mdirectivespecifiesthemacroprogram,accordingtotherequirementsintoolcompletespindlebacktozero,theZaxispointbacktochangethetool,thetoolarmrotatingdirection,locationandtoolcupupanddownmovement.3.1Thechoiceofcutter(T)Cuttingtoolchoiceistoollibraryspecifiedonthetooltochangethecutterlocation,theactionbytheTinstructionfunction.Automatictoolchanger(ATC)systembasedoninformationfromthepositionofthetoolstorageandTinstruction,accordingtothegivencommandandcontrolsystemdecidetheknifelibrarydirectionofrotation,therequirementsofthesteps,etc.,generally,thememorycanbeusedtomodelrandomcontrolandmechanicalcontrolintwoways.Correspondingtotheirrespectivemechanicalrandomcontroleverytoolset,usuallybetweenthespindleandthetoolstorage,toprovidetoolchange"middletoolset".Memorymodel,bycontrast,stochasticcontrolusingapointer,pointerpointsoutthatthepositionoftoollibraryrotation,eachknivesandtoolsetisnotalwaysone-to-onecorrespondence,thecontrolmodechangequicklyandreliable.Inaccordingtothemechanicalstructureofthetoolstoragechoicesintoolcontrolmode,thefollowingsystemofpointertoafloatswitchtoolway:bytheuserTdirectivespecifiesatool,afterdecodingsystem,foundinthefloatingofthepointertothememorynumbercorrespondingtothecuttingtool,thesystemusespecialinstructionROTBdirectionofrotationandrotationdistancejudgmenttheknife,toollibraryrotationtothetargetlocationchoicetoolfinishtool,M6instructionscompletedactioninthetool,thespecificprocessasshowninfigure3.Fig.3.Flowchartofchoosingtools3.2Transferinstructions(M)AuxiliaryMinstructiondecodingthroughthesystemtothePLC"rumet"point(internalrelay),userswritePLCprogramaccordingtotheactionrequirement.ATCauxiliaryMinstructionsincludeM6inknife,M19spindlepositioning,initializationM86toollibrary,etc.Machiningcenterlibrarychangeknifeprocessasshowninfigure4.Fig.4.InflowchartServoWorksCNCcanaccordingtotheneedsofuserscustomizetheG/M/S/Tmacrocallsimplifyncprogramming,commonlyusedmachinetoolmovementprogramcanbeintegratedintoacommand,suchasusingM06completethechangemovement.ThemacroprogramcancallwiththesameauxiliaryMinstructions.Withinthesystemtospecifyinstructionsstoredmobilestorageunitclassification,suchasG00,G01,G02G03instructionsstoredinthesystemvariablessuchas#4001.Macrocallsthemethodisasfollows:O9001G40G80#510=#4001#511=#4001#512=#4003#513=#1032AND256#514=#BIN[#513]（IF[#512EQ#514]GOTON1000）G90G30Z0M19M6G#510G#511N1000M99ThePLCprogramdevelopmentAutomatictoolchangethePLCprogrammainlyincludesthelibrarychoosetoolandswordarminapplication.ServoWorksPLCprogramaddressesare:machinetoolstothePLCinputsignal(X),PLCtotheinputsignal(Y)machinetools,CNCenginesignaltothePLCengine(F),PLCenginetotheCNCenginesignal(G),intermediaterelay(R),counter(C),thetimer(T),etc.Thefollowing"rumet"pointdescriptiontoolchangebyPLC.4.1LibrarychooseknifePLCprogramLadderWorksPLCbasedautomatictoolchangeorder(asshowninfigure3)are:tools,searchinstructionsDSCH,rotatingdirectionanddistancecalculationROTBCTR,libraryrotatingtoolcountinstructions.

DEX-A402toollibrarytoolingcapacityfor24,daolibrarytochoosethemainPLCprogramasshowninfigure5.ProgramR270storagetargettool,DSCHinstructioninD20of25theaddressofthestorageunittofindthesameastheR270content,andstoredintheR280;COspecifiesthetoolingcapacity,toollibraryROTBinstructionreal-timecomputingtargettoolR290andcurrenttoolcup,cuponC2,thestepdistanceanddirectionbetweentheR283fromstoragecloth,R203.6storagedirectionofrotation;C2countdonebyCRTinstruction,knifelibraryrotationdirectionR960.3decidedtoC2countsincreaseanddecrease,R200.4forsignalsofcount.4.2TheknifearminPLCprogramIntherotationofthePLCprogramtorealizetoolarmmotioncontrol.AutomatictoolchangethroughthemotordrivetheCAMarmmovementcontroltheknife,knifearmwithwheelbrakingsignalsandtheCAMsignalwheelbrakesignal,pinenippeddaosignals,theorigin,throughtheabovesignalsequencediagramwritebrakeposition.Position1correspondstotheoriginposition,position2correspondingtoolarmforward60degrees,position3correspondingknifearmisturned180degrees.ThisresearchaccordingtotheflowchartoftoolchangewrittenintoolPLCprogram,asshowninfigure6.Fig.5.LibrarychoosetoolapplicationFig6.InPLCprogram4.3StorageunitnumberswapsAutomatictoolchangerisarandomcontinuousprocess,thetoolchangeafterthecompletionoftheneedtomodifythecontentinthestorageunit,ensureaccuratetoolchangenexttime.Storageunittool,swaps,completethespindlecutternumberD20andpresentcorrespondingtool,toolcuponD+C2(20)exchange,throughtheintermediatestorageD18transition,specificimplementationwayasshowninfigure7.Fig.7.AccessunitknifeswapsXMOVinstructionstocompletethestorageunitdataread,write,readoperationonRW=0,RW=1toperformwriteoperations.TestLadderWorksconsoleisacollectionofPLCprogramcreating,editing,compilation,operationmonitoringanddebuggingofPLCcontrolplatform.LadderWorksPLCallsortsoffunctioninstructioniscomplete,theprogrammingmethodissimple,support"TXTformattextfiles.TheseprogramsarewritteninaccordancewiththerequirementsforLadderWorksPLCprogrammingcorrespondingstatementstable,saveto"TXT"inthedocument,compiledbytheLadderWorksconsoleandcompletethePLCprogramming.Asatoolofbuilt-inPLCsystemsoftwaretype,machinetooldistributionLadderWorksPLCsoftwareneedsspeciallyconfiguredwhenexternalI/OcommunicationmoduletoachievePLCcommunicatewithoutsideoftheactuator.ThisdesignUSEStheBECKHOFFcompanyEL1004asasignalinputmodule,EL2889asasignalinputmodule.

FinallythisstudywilldesigntheautomatictoolchangethePLCprogramandthemacroprogramapplicationinYY-1060machiningcenter,verifytheaccuracyandreliabilityoftheprogram.Opensystem,inmanualprogrammingmodel(MDI)underthedispatch1tooltotoolchangeposition,initializationoftoollibrary,thenselectuseTcommandspecifiedwithinthescopeofthecuttingtool.Verifiedthesystemautomaticallycalculatestheshortesttoollibraryrotatingpathmethodasshownintable1.Table1KnifelibraryrotatingpathiscalculatedWhenthespecifiedtargettool,beyondthecuttingtool,thesystemerror.Aftermanydebugging,completetheclosestcutterreplacement(libraryrotatingatool)need4s,thefarthestdistanceintool(libraryrotating12knife)need6s.Experimentalresultsshowthatthedesignedsysteminourstudyrandomlychoosetoolaccuratetoolchangeprocess,nodisorderlyknifephenomenon,toolchangemotionstability,canwellsatisfytheprocessingcenterautomatictoolchangerofquickness,accuracyandstabilityrequirements.ConclusionComparedwiththetraditionalautomatictoolchangecontrolsystem,basedonthetechnologyofServoWorksLadderWorksPLCbuilt-insoftwaretype,withautomatictoolchangededicatedcontrolinstruction,greatlysimplifiestheprogrammingofncmachiningcentertoolchangesystemandmaintenancedifficulty.Atthesametime,thetechnologyandCNCtechnologycanquicklyandaccuratelyfinishthetoolchangeprocess.WiththedevelopmentofpuresoftwareCNCtechnology,thecontrolmethodwillbewidelyused.References[1]ZhanShuLiu.Machiningcenterstructure,maintenanceanddebugging[M].Beijing:ChinaMachinePress,2003.[2]ChangJiDeng,GuanLianJiang.BasedonthePLCautomaticallychooseknifeknifeapplicationanddevelopment[J].Journalofcombinationmachinetoolsandautomaticprocessingtechnology,2010(6):53-56.[3]GUjian,NIUYun-yan.ResearchontheStructureandPLCControlofaNewAutomaticToolChanger[C]//2011InternationalConferenceonConsumerElectronics,CommunicationsandNetworks.United[4]ZHANGLian-zhong,WANGLI.MachiningCenterAutomaticATCAnalysisandResearh[C]//3rdInternationalConferenceonIndustrialEngineering.UnitedStates;IEEEComputerSociety,2010;355-358.[5]Mitsubishi.CNCEZMotion-NCE60PLCprogrammingManual[Z].Mitsubishi,2002.[6]YinLi.Puresoftwareofopennumericalcontrolsystemresearchandreferenceonthemachiningcenter[D].Xiamen:xiamenuniversityschoolofphysicalandmechanicalandelectrical,2009.[7]DENGChang-qi,LIBin.TheApplicationandDevelopmentofAutomaticToolSelectioninToolMagazinebasedonPLC[C]//2010InternationalConferenceonManufacturingEngineeringandAutomation,ICMEA2010.Germany:TransTechPublications,2010:1959-1962.[8]SofeServoSystemINC.ServoWorksCNCLadderWorksPLCUser’sManual[Z].SoftServoSystemInc,2006.機(jī)械，2011，12（04）數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的研究鄭新武，章明眾，李春木，李寅，陳永明（廈門(mén)大學(xué)機(jī)電工程系，福建廈門(mén)361005）摘要：自動(dòng)換刀系統(tǒng)（ATC）包括刀庫(kù)機(jī)構(gòu)、換刀機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)3個(gè)部分，是加工中心的重要組件之一。為了解決數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀速度慢、穩(wěn)定性低及控制系統(tǒng)編程復(fù)雜等問(wèn)題，將一種軟件式內(nèi)置PLC技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)換刀系統(tǒng)中。在分析自動(dòng)換刀系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及研究圓盤(pán)刀臂式自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合ServoWorksCNC技術(shù)，開(kāi)發(fā)了適用于各種自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的PLC程序以及宏程序。最后，將所開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)應(yīng)用于YY-1060立式加工中心，其在4s-6s內(nèi)可完成整個(gè)換刀過(guò)程。研究結(jié)果表明，換刀過(guò)程快捷、準(zhǔn)確、可靠，完全能夠滿(mǎn)足使用的要求。關(guān)鍵詞：加工中心；自動(dòng)換刀；可編程邏輯控制器1.引言利用刀庫(kù)(MAG)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀是目前加工中心大量使用的換刀方式,獨(dú)立的刀庫(kù)大大增加了刀具的存儲(chǔ)數(shù)量,有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能,并能較好地隔離各種影響加工精度因素的干擾。加工中心的常用刀庫(kù)類(lèi)型有：盤(pán)式刀庫(kù)和鏈?zhǔn)降稁?kù)。刀庫(kù)換刀方式按照換刀過(guò)程有無(wú)機(jī)械手參與，分成有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀。本研究以YY-1060立式加工中心裝備的DEX-A402盤(pán)式刀庫(kù)有機(jī)械手自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)為對(duì)象，對(duì)自動(dòng)換刀系統(tǒng)(ATC)進(jìn)行研究?？删幊炭刂破鳎≒LC）是自動(dòng)換刀系統(tǒng)的核心部分。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的控制多采用傳統(tǒng)PLC（簡(jiǎn)稱(chēng)硬PLC）及單片機(jī)，如三菱FX系列的PLC控制、西門(mén)子S7-200系列PLC、AT98C51單片機(jī)。硬PLC控制方法沒(méi)有專(zhuān)用的選刀指令，需要編寫(xiě)復(fù)雜的選刀PLC程序，同時(shí)無(wú)法通過(guò)宏程序簡(jiǎn)化數(shù)控編程過(guò)程；采單片機(jī)控制電路搭建復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性較低，編程復(fù)雜。本研究采用的LadderWorks是一種基于ServoWorks技術(shù)的軟件式內(nèi)置PLC系統(tǒng)，可與CNC之間進(jìn)行內(nèi)部的信號(hào)的快速傳輸。2.庫(kù)的結(jié)構(gòu)及換刀動(dòng)作自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)主要構(gòu)成包括：刀臂電機(jī)、凸輪、刀臂、刀庫(kù)電機(jī)、刀杯、剎車(chē)、松夾刀、原點(diǎn)訊號(hào)輪等。DEX-A402自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)如圖1所示。圖1自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)圖2刀臂動(dòng)作刀臂動(dòng)作由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，換刀動(dòng)作分4各步驟完成。刀臂電機(jī)單方向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)中的凸輪機(jī)構(gòu)控制刀臂的正反轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)方式提高了刀臂旋轉(zhuǎn)角度的精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了電機(jī)的控制。刀臂運(yùn)動(dòng)的具體流程如圖2所示。3.換刀指令數(shù)控編程通過(guò)T指令、M指令完成自動(dòng)換刀動(dòng)作，換刀指令經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部譯碼，將目標(biāo)刀號(hào)、宏指令號(hào)譯為相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)保存到系統(tǒng)指定的寄存器。ServoWorksPLC系統(tǒng)中T指令譯碼到F26，M指令譯碼到F10，用戶(hù)可根據(jù)換刀動(dòng)作要求編寫(xiě)宏程序以及PLC程序。T指令指定目標(biāo)刀號(hào)，完成刀庫(kù)選刀、刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)方向的判斷以及旋轉(zhuǎn)步距的確定；M指令指定宏程序號(hào)，根據(jù)換刀要求完成主軸回零，Z軸回?fù)Q刀點(diǎn)，刀臂旋轉(zhuǎn)方向、位置以及刀杯上下等動(dòng)作。3.1刀具的選擇（T指令）刀具的選擇是把刀庫(kù)上指定的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，該動(dòng)作由T功能指令實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)換刀系統(tǒng)（ATC）根據(jù)來(lái)自刀庫(kù)的位置信息和T指令，按照給出的命令，控制系統(tǒng)決定刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)方向、要求的步數(shù)等，通?？刹捎糜洃浤Ｊ诫S機(jī)控制和機(jī)械隨機(jī)控制兩種方式。機(jī)械隨機(jī)控制每把刀對(duì)應(yīng)各自的刀套，通常在主軸和刀庫(kù)之間，以“中間刀套”提供換刀。相比而言，記憶模式隨機(jī)控制采用指針?lè)绞?，指針指出了刀?kù)旋轉(zhuǎn)的位置，每把刀具和刀套不總是一一對(duì)應(yīng)，該控制方式換刀迅速、可靠。一般根據(jù)刀庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇換刀的控制方式，以下介紹一種浮動(dòng)指針系統(tǒng)的換刀方式：用戶(hù)通過(guò)T指令指定刀號(hào)，系統(tǒng)譯碼后，在浮動(dòng)指針指向的內(nèi)存中找到對(duì)應(yīng)刀具號(hào)，采用系統(tǒng)專(zhuān)用指令ROTB判斷刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)距離，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)刀具位置完成選刀動(dòng)作，M6指令完成換刀動(dòng)作，具體流程如圖3所示。圖3選刀流程圖3．2換刀指令（M指令）輔助M指令通過(guò)系統(tǒng)譯碼到PLC中R點(diǎn)（內(nèi)部繼電器），用戶(hù)根據(jù)動(dòng)作要求編寫(xiě)PLC程序。ATC的輔助M指令主要有：M6換刀，M19主軸定位，M86刀庫(kù)初始化等。加工中心刀庫(kù)換刀流程如圖4所示。圖4換刀流程圖ServoWorksCNC可以根據(jù)用戶(hù)的需求自定義G/M/S/T宏調(diào)用簡(jiǎn)化數(shù)控編程，常用機(jī)床運(yùn)動(dòng)程序可集成到一個(gè)指令中，如使用M06完成整個(gè)換刀動(dòng)作。宏程序可以同名調(diào)用輔助M指令。系統(tǒng)內(nèi)部指定存儲(chǔ)單元分類(lèi)儲(chǔ)存移動(dòng)指令，如G00、G01、G02G03等指令存儲(chǔ)在系統(tǒng)變量#4001。宏指令調(diào)用方法如下：O9001G40G80#510=#4001#511=#4001#512=#4003#513=#1032AND256#514=#BIN[#513]（IF[#512EQ#514]GOTON1000）G90G30Z0M19M6G#510G#511N1000M994.PLC程序開(kāi)發(fā)自動(dòng)換刀PLC程序主要包括刀庫(kù)選刀程序及刀臂換倒程序。ServoWorksPLC程序的地址有：機(jī)床到PLC的輸入信號(hào)（X），PLC到機(jī)床的輸入信號(hào)（Y），CNC引擎到PLC引擎的信號(hào)（F），PLC引擎到CNC引擎的信號(hào)（G），中間繼電器（R），計(jì)數(shù)器（C），計(jì)時(shí)器（T）等。下面通過(guò)PLC的R點(diǎn)描述換刀動(dòng)作。4.1刀庫(kù)選刀PLC的程序基于LadderWorksPLC的自動(dòng)換刀指令（如圖3所示）主要有：刀具號(hào)搜索指令DSCH、旋轉(zhuǎn)方向和距離計(jì)算指令ROTB、刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)刀位計(jì)數(shù)指令CTR。DEX-A402刀庫(kù)刀具容量為24把，刀庫(kù)選刀主要PLC程序如圖5所示。程序中R270存儲(chǔ)目標(biāo)刀號(hào)，DSCH指令在D20起的25個(gè)存儲(chǔ)單元尋找與R270相同內(nèi)容的地址，并存儲(chǔ)到R280；CO指定刀庫(kù)的刀具容量，ROTB指令實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)刀杯號(hào)R290與當(dāng)前刀杯號(hào)C2之間的步距及方向，R283存儲(chǔ)布距，R203。6存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)方向；C2的計(jì)數(shù)由CRT指令完成，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)方向R960.3決定C2的增、減計(jì)數(shù)，R200.4為刀杯計(jì)數(shù)信號(hào)。4.2刀臂換刀PLC程序換刀PLC程序?qū)崿F(xiàn)刀臂的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作控制。自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)通過(guò)刀臂電機(jī)帶動(dòng)凸輪控制刀臂運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)配備的剎車(chē)訊號(hào)輪及凸輪訊號(hào)輪提供剎車(chē)信號(hào)、松夾刀信號(hào)、原點(diǎn)信號(hào)，通過(guò)以上信號(hào)的時(shí)序圖編寫(xiě)剎車(chē)位置。位置1對(duì)應(yīng)原點(diǎn)位置，位置2對(duì)應(yīng)刀臂正轉(zhuǎn)60度，位置3對(duì)應(yīng)刀臂正轉(zhuǎn)180度。本研究根據(jù)換刀流程圖編寫(xiě)換刀PLC程序，如圖6所示。圖5刀庫(kù)選刀程序圖6換刀PLC程序4.3存儲(chǔ)單元刀號(hào)互換自動(dòng)換刀是一個(gè)隨機(jī)連續(xù)的過(guò)程，在換刀完成后需要修改存儲(chǔ)單元中內(nèi)容，保證下次準(zhǔn)確換刀。存儲(chǔ)單元刀號(hào)互換，完成主軸刀號(hào)D20與當(dāng)前刀杯號(hào)對(duì)應(yīng)刀號(hào)D(20+C2)調(diào)換，通過(guò)中間存儲(chǔ)器D18過(guò)渡，具體的實(shí)現(xiàn)方式如圖7所示。圖7存取單元刀號(hào)互換XMOV指令完成存儲(chǔ)單元讀取、寫(xiě)入數(shù)據(jù)，RW=0執(zhí)行讀取操作，RW=1執(zhí)行寫(xiě)入操作。5.試驗(yàn)LadderWorks控制臺(tái)是一個(gè)集PLC程序創(chuàng)建、編輯、編譯、運(yùn)行監(jiān)控和調(diào)試功能于一體的PLC控制平臺(tái)。LadderWorksPLC各種功能指令齊全，編程方法簡(jiǎn)便，支持“TXT”格式的文本文件。上述程序按照LadderWorksPLC編程要求編寫(xiě)相應(yīng)的語(yǔ)句表，保存到“TXT”文檔中，通過(guò)LadderWorks控制臺(tái)編譯，完成PLC編程。作為一種軟件式內(nèi)置PLC系統(tǒng)，機(jī)床配電時(shí)LadderWorksPLC軟件需要專(zhuān)門(mén)配置外部I/O通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的通信。此次設(shè)計(jì)采用BECKHOFF公司的EL1004作為信號(hào)輸入模塊、EL2889作為信號(hào)輸入模塊。最后本研究將設(shè)計(jì)的自動(dòng)換刀PLC程序及宏程序應(yīng)用于YY-1060加工中心中，驗(yàn)證程序的準(zhǔn)確性及可靠性。開(kāi)啟系統(tǒng)，在手動(dòng)編程模式（MDI模式）下將1號(hào)刀杯調(diào)到換刀位置，進(jìn)行刀庫(kù)初始化，隨后采用T指令任意選擇指定范圍內(nèi)的刀具。經(jīng)驗(yàn)證系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出最短的刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)路徑的方法如表1所示。表1刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)路徑計(jì)算當(dāng)指定的目標(biāo)刀號(hào)超出刀具號(hào)范圍系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。經(jīng)多次調(diào)試，完成最近距離的刀具更換（刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)1個(gè)刀位）需要4S，最遠(yuǎn)距離換刀（刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)12個(gè)刀位）需要6S。試驗(yàn)結(jié)果表明本研究所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)隨機(jī)換刀過(guò)程選刀準(zhǔn)確，沒(méi)有出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象，換刀動(dòng)作穩(wěn)定，能很好地滿(mǎn)足加工中心自動(dòng)換刀的快速性、準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性要求。6.結(jié)束語(yǔ)與傳統(tǒng)自動(dòng)換刀控制系統(tǒng)相比，基于ServoWorks技術(shù)的軟件式內(nèi)置LadderWorksPLC系統(tǒng)，具有自動(dòng)換刀專(zhuān)用的控制指令，很大程度簡(jiǎn)化了數(shù)控加工中心換刀系統(tǒng)的編程及維護(hù)難度。同時(shí)，該技術(shù)與CNC技術(shù)可快速、準(zhǔn)確地完成整個(gè)換刀過(guò)程。隨著純軟件CNC技術(shù)的發(fā)展，該控制方式將得到廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]劉戰(zhàn)術(shù).加工中心結(jié)構(gòu)、維護(hù)與調(diào)試[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.[2]鄧昌奇,江冠練.基于PLC的刀庫(kù)自動(dòng)選刀應(yīng)用與開(kāi)發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2010（6）:53-56.[3]顧健,牛云燕.PLC自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)研究.IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì),2011;686-689.[4]張連忠,王莉.加工中心自動(dòng)換刀裝置的分析.IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì),2010;355-358.[5]三菱.數(shù)控EZMotion-NCE60PLC編程手冊(cè).三菱,2002.[6]李寅.純軟件開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究及其在加工中心上的引用[D].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電學(xué)院，2009.[7]鄧長(zhǎng)琪,李斌.自動(dòng)換刀裝置的應(yīng)用與發(fā)展.跨科技刊物,2010;1959-1962.[8]剛?cè)嵝灾圃焖欧到y(tǒng)公司.ServoWorks數(shù)控LadderWorksPLC用戶(hù)手冊(cè)[Z].軟件伺服系統(tǒng)公司,2006.基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線(xiàn)間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線(xiàn)切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線(xiàn)性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究HYPERLINK"/det