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關(guān)于數(shù)控車(chē)床刀架改換流程的簡(jiǎn)單分析
針對(duì)數(shù)控車(chē)床刀架換刀時(shí)需要人工手動(dòng)操作、換刀時(shí)間長(zhǎng)的工作情況，選用STC12C2052單片機(jī)作為控制器件，設(shè)計(jì)了一套刀架控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車(chē)床刀架的自動(dòng)換刀，節(jié)省了換刀的時(shí)間，提高了數(shù)控車(chē)床的加工效率。同時(shí)，針對(duì)電動(dòng)刀架在數(shù)控車(chē)床上通過(guò)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(jì)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(lái)，就為您簡(jiǎn)單的介紹一下數(shù)控車(chē)床刀架改換流程的基本思路。
目前數(shù)控車(chē)床是機(jī)械加工行業(yè)的主流設(shè)備，但數(shù)控車(chē)床由于其價(jià)格較低，且對(duì)于簡(jiǎn)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(chē)床的刀架在換刀是手動(dòng)完成的，速度慢，效率低。數(shù)控刀架是針對(duì)數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)的，用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，不適用于數(shù)控車(chē)床。本文以單片機(jī)STC12C2052為核心器件，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)，將數(shù)控刀架安裝在數(shù)控車(chē)床上，使數(shù)控車(chē)床的刀架能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀，節(jié)省了換刀時(shí)間，提高了車(chē)床的整體效率，而且整套系統(tǒng)的成本也很低。
由于設(shè)計(jì)針對(duì)的是普通數(shù)控車(chē)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(chǎng)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(diǎn)。
常用的數(shù)控車(chē)床LD4型四工位電動(dòng)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(guò)2個(gè)接觸器主觸點(diǎn)的分別閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，驅(qū)動(dòng)刀架正向轉(zhuǎn)動(dòng)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(hào)，由于單片機(jī)的輸出信號(hào)較弱，通過(guò)光耦TLP521及三極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行了隔離和放大，先控制繼電器，再通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)控制刀架電機(jī)主電路中的接觸器，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架的控制。
數(shù)控車(chē)床刀架上的控制信號(hào)由位置傳感器（霍爾元件）組成，每一個(gè)霍爾元件對(duì)應(yīng)刀架的一個(gè)工位。將霍爾元件的信號(hào)通過(guò)光耦隔離后和單片機(jī)的P1.0～P1相連，單片機(jī)通過(guò)這些輸入信號(hào)識(shí)別當(dāng)前的刀架工位。不同規(guī)格的電動(dòng)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(jì)中運(yùn)用了光耦隔離，無(wú)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(jiǎn)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(chē)床操作面板上的手動(dòng)換刀方式，設(shè)置了“刀位選擇”和“換刀啟動(dòng)”鍵。為提高性，針對(duì)數(shù)控車(chē)床和數(shù)控車(chē)床工作特點(diǎn)的不同，增設(shè)了一個(gè)“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(dòng)幾個(gè)工位。因?yàn)長(zhǎng)D4為四工位刀架，當(dāng)按下此鍵的次數(shù)超過(guò)3次時(shí)，用按下次數(shù)除以4的余數(shù)作為需轉(zhuǎn)動(dòng)的工位數(shù)。“換刀啟動(dòng)”鍵：按下該鍵并根據(jù)前面通過(guò)“刀位選擇”鍵確定的目標(biāo)工位驅(qū)動(dòng)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(méi)有按該鍵或者按鍵后超過(guò)10s，則禁止換刀。在數(shù)控車(chē)床的操作面板上不設(shè)該鍵，本設(shè)計(jì)中增加該鍵的主要目的是考慮性。對(duì)于數(shù)控車(chē)床，有“工作模式”的概念，手動(dòng)換刀只有在“手動(dòng)模式”時(shí)才，在進(jìn)行切削加工時(shí)是處于“自動(dòng)模式”，此時(shí)即使誤操作了手動(dòng)換刀按鍵也不會(huì)發(fā)生切削加工過(guò)程中刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的危險(xiǎn)。但對(duì)于數(shù)控車(chē)床，沒(méi)有“工作模式”的概念，為了防止在切削加工時(shí)因誤操作換刀鍵而引起刀架轉(zhuǎn)動(dòng)，增加了“換刀允許”鍵，了加工中的性。
數(shù)控車(chē)床刀架換刀的目標(biāo)工位是通過(guò)計(jì)數(shù)“刀位選擇”按鍵按下的次數(shù)來(lái)計(jì)算的。在操作過(guò)程中如果誤操作按下過(guò)“刀位選擇”按鍵，將會(huì)影響下一次換刀中的目標(biāo)工位計(jì)算，導(dǎo)致刀架不能到達(dá)正確的工位。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，結(jié)合換刀過(guò)程中的實(shí)際操作情況，程序設(shè)計(jì)中對(duì)“刀位選擇”按鍵按下次數(shù)計(jì)數(shù)時(shí)進(jìn)行了時(shí)間限制。如果“刀位選擇”鍵按下后超過(guò)3s沒(méi)有再按“刀位選擇”鍵或“換刀啟動(dòng)”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(duì)換刀的影響，以換刀動(dòng)作的正確完成。
所以說(shuō)，我們通過(guò)對(duì)數(shù)控車(chē)床刀架模塊進(jìn)行改造，雖然需要將普通刀架換成電動(dòng)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(chē)床在加工中縮短了換刀時(shí)間，提高了效率，降低了生產(chǎn)成本。
