數控車床中電動刀架的PLC編程設計

黃俊杰

（中山市建斌中等職業技術學校，廣東 中山 528415）

在編寫PLC程序前，應就刀架控制程序及下一工作的執行情況進行詳細分析，然后確定整個流程的執行時間，根據各個工序的需求進行進一步細化。為了避免刀架更換故障對整個數控車床運行造成不利影響，可設置適當抗干擾措施，全面分析整個電動刀架工作過程的動作流程，嚴格控制突發故障的出現，為數控車床的順利運行提供保障。

1 PLC軟件工作原理

PLC軟件主要分為手動方式、反轉同理兩個方面。其中，反轉同理主要是當閉合34時，會出現常開自鎖情況，然后由中間繼電器與36進行連接促使刀架反轉與編碼T一致。同時，由工位檢測信號進行檢測，確定刀架旋轉位置的正確，與經過相關工位位置信號檢測控制對刀架位置進行進一步確認，最后利用輔助繼電器進行刀架停轉措施。主要工作結構如圖1所示。

手動方式主要是隨著手動換刀將單位輸出電流進行變換，然后促使M1.1閉合自鎖的同時控制繼電器接通，然后在刀架轉動到相關位置時松開按鍵，刀架位置的檢測主要由相關工位的檢測信號進行，同時，控制輔助繼電器進行刀架停轉措施。

2 PLC軟件設計

2.1 刀位信號處理

數控車床電動刀架PLC編程過程中，對刀位信號的有效處理是工作正常開展的基礎。針對刀位處理的PLC編程如圖2所示。

在讀取刀位信號時，應在相應位置參數中設置刀位總數值，然后根據刀位數的區別設置相應的輔助繼電器，其中，總的輔助繼電器數值應與刀位總數值相一致；設置操作面板或程序發出換刀指令輸到CNC，CNC與PLC輸出轉接板來控制輸出板上的中繼的動作從而控制電動刀架的正反轉。當從CNC插口過來正轉信號為低電平信號時，CNC輸入插口信號線低電平有效，其相對應的中間繼電器線圈得電推動常開觸點閉合，輸出架電機正端有信號輸出，通過外部電路閉合控制繼電器KM1線圈得電，常開觸點KA6閉合時刀轉動；當從CNC插口過來的反轉信號為低電平時，其對應輸出轉接板中的中間繼電器線圈得電，常開觸點閉合，輸出端有信號輸出，觸點閉合控制繼電器KA7線圈得電，常開觸點KA7閉合控制刀架電機反轉。在正轉與反轉到位時，由刀架四工位的4個霍爾開關控制，通過霍爾開關反饋回輸入轉接板檢測是否轉到位。

另一方面，當判定是否應進行刀架更換時，可在確定上次換刀結束后，接通相應的刀具功能選擇信號，然后對其相應指令進行分析，即當所對應刀架編號與指令刀架編號相等時不應進行刀架更換；反之，則更換。在刀架更換過程中，應注意數控車床中其他部位的報警情況，在確保情況正常的情況下進行刀架更換，同時，在刀架更換信號指令不應重復出現。

2.2 換刀PLC編程

電動刀架更換時主要有4個步驟，先確認需要更換的刀架置位，然后對執行指令進行評估，確定刀架更換指令信號與當前刀架信號不相等，無其他的刀架轉換信號，可進行正常的刀架正轉信號輸送，在檢測到刀架信號刀位后，對指令刀位與當前刀位進行重復核對，確定兩者相等時停止刀位輸出，為下個工序進行預備；在刀架正轉信號輸送完畢后由于慣性，刀架會持續進行一段距離，偏離刀架傳感器檢測部位。針對這種現象應對刀架刀位信號進行重復檢測，如果出現刀架刀位失誤的情況，應進行刀架正轉信號重復置位，在確保刀架置位正確無誤后進行下一環節。

為了確定刀架反鎖的程度，應根據進行刀架反鎖時間的參數設置，根據實際情況確定刀架反鎖鎖緊時間后，可確保

刀架反鎖鎖緊停止時間的同時，可檢測相關位置信號的置位、復位工序。如果出現刀架反鎖鎖緊時間超過或小于預期時可采取換刀報警參數信號的設置，然后進行下一換刀環節；整個刀架更換結束后，刀位檢測信號的設置需以刀架更換部位為依據，當確認整個換刀過程正確無誤后，進行相應位置換刀標志的復位，在相應刀具功能選通信號完全失效后，進行整個程序信號的復位措施。

2.3 換刀故障處理

換刀故障處理的PLC編程主要是在刀架更換時出現機械卡死狀態，會通過堵轉電動機對整個車床系統造成不利影響，針對這種情況可設置換刀超時報警裝置。當刀架更換正轉信號輸出時，可在相應位置進行定時處理，換刀時間可由相應位置的參數設置，當確定刀架更換時間超出定時器規定的時間時，接通故障報警信號及換刀結束信號。

一般情況下，換刀結束信號只有當整個換刀程序完成后才會接通，但出現換刀時間大于定時器規定的換刀時間時，會為換刀結束信號的接通帶來驅動力，從而將輔助換刀結束信號發送到系統終端，在發送刀架為就位及刀架更換超時報警信號的同時，結束換刀過程，并將刀架恢復到以往位置，最后確認刀架未更換完成后，可進行換刀標識、計時器等相關信號的復位操作。

此外，在發現刀架更換過程報警信號后，可編制一個報警處理子程序，刀架的位置檢測信號在任何時候都沒有全“0”也沒有全“1”的情況，因此，當沒有刀架電機轉動指令時，或者所有刀位檢測信號都為“0”或都為“1”，則激活PLC報警工作人員提供故障信息。

3 PLC控制系統故障處理及電動調試

3.1 PLC控制系統故障處理

在數控車床運行過程中，常出現的故障主要有電動刀架某一位置轉不停，而其余刀號位置可以正常轉動的問題。電動刀架某一刀號位置轉不停主要是由于信號接收線路、霍爾元件損害2個方面的原因造成的，在處理這類問題時，可根據相應刀號位置進行發信盤、霍爾元件性能的監測實驗，然后在進行刀位信號系統線路主板的監測，逐一排查監測，確定相應刀號故障原因及時采取解決措施。

3.2 電動刀架的調試

在電動刀架使用的過程中，刀架預緊力過大、刀架內部機械卡死等現象的頻繁出現影響了整體刀架工作的效率，因此應采取定期調試措施，當旋轉刀架出現機械卡死的情況，可依次檢查螺母鎖死、夾緊裝置位置、潤滑系統性能等幾個方面，及時調整螺母狀態。

如果出現夾緊裝置位置錯位時，可采取反靠棘輪、螺桿之間銷孔的重新打孔措施。如果出現潤滑系統問題時，可采取拆卸措施進行潤滑處理。刀架預應力過大會導致蝸桿端部不易松動，且對刀架轉動工作造成阻礙，針對這種現象可采取刀架電機夾緊電流的調小措施。

4 結束語

綜上所述，計算機技術驅動了數控車床工作的發展，電動刀架是數控車床主要的執行工具，因此，針對電動刀架的PLC編程設計非常重要，在電動刀架PLC編程中主要包括刀架更換、刀位信號處理及報警信號處理幾個方面，同時，在電動刀架更換過程中會出現機械卡死、預緊力過大等方面的問題，相關工作人員應及時采取電機調試措施，保證數控車床系統的正常運行。

［1］李省委.數控車床電動刀架及其PLC控制設計［J］.機電技術，2014（02）：8-10.

［2］潘志.關于數控車床中電動刀架的PLC編程設計［J］.電子制作，2013（05）：45.