CNC加工中心配備刀庫是其與普通數(shù)控機(jī)床的最大區(qū)別，它能實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)換刀，省去數(shù)控機(jī)床傳統(tǒng)換動(dòng)刀時(shí)每次都需要手動(dòng)換刀及再次對刀過程，從而大大提高了零件加工的效率及質(zhì)量。CNC加工中心刀庫一般分為斗笠式刀庫和凸輪式刀庫，換刀方式相對應(yīng)為固定換刀和隨機(jī)換刀[1]。當(dāng)前CNC加工中心斗笠式換刀過程還存在一些問題待改進(jìn)，本文重點(diǎn)介紹電氣控制優(yōu)化設(shè)計(jì)思路和方法。

1 固定換刀動(dòng)作過程
根據(jù)主軸有無刀、換刀和取刀功能狀態(tài)，固定換刀動(dòng)作過程可分為四種情況[2]。
第一種為指令取刀號為主軸上刀號，換刀動(dòng)作不執(zhí)行，換刀結(jié)束。
第二種為主軸無刀，指令直接取刀。執(zhí)行換刀指令后，Z 軸執(zhí)行機(jī)械回零，主軸定向，刀庫前進(jìn)右位，主軸松刀，刀庫旋轉(zhuǎn)到指令取刀號位，Z 軸下降到第二參考點(diǎn)，夾緊刀具，刀庫回退左位，換刀結(jié)束。
第三種為主軸有刀，指令直接還刀。執(zhí)行還刀指令后， Z 軸直接回到第二參考點(diǎn)， 主軸定向，刀庫前進(jìn)右位，主軸松刀，Z 軸回第一參考點(diǎn)，主軸緊刀，刀庫回退左位，換刀結(jié)束。
第四種為主軸有刀，指令要取刀庫上的刀。執(zhí)行換刀指令后，Z 軸直接回到第二參考點(diǎn)，主軸定向，刀庫旋轉(zhuǎn)到主軸上刀號位，刀庫前進(jìn)右位，主軸松刀，Z 軸回第一參考點(diǎn)，刀庫旋轉(zhuǎn)到指令取刀號位， Z 軸回到第二參考點(diǎn)， 主軸緊刀，刀庫回退左位，換刀結(jié)束。
2 換刀過程存在的問題
換刀過程由PMC 控制及刀庫表記錄數(shù)據(jù)，規(guī)范操作及運(yùn)行情況下，整個(gè)斗笠式刀庫換刀過程都能正常運(yùn)行，但如果有人為操作失誤或外界電源因素干擾，就可能出現(xiàn)換刀混亂故障[3]。例如缺乏主軸上有無刀的判別。如果不對主軸上是否有刀進(jìn)行判別，此時(shí)主軸上已有刀，這時(shí)PMC 刀庫表是記錄了該刀號數(shù)據(jù)的，但如果人為取下該刀，會導(dǎo)致PMC 刀庫表數(shù)據(jù)跟實(shí)際的對應(yīng)不上，
PMC 還是會認(rèn)為刀具在主軸上，這就會讓整個(gè)換刀過程出現(xiàn)混亂[4]；但如果是取下主軸上刀后又手動(dòng)換上其他刀具，會導(dǎo)致現(xiàn)在的刀具跟原來PMC 刀庫表記錄的數(shù)據(jù)對應(yīng)不上，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)主軸上刀柄跟刀庫上刀柄相碰撞的嚴(yán)重事故，造成主軸、刀具、刀庫和機(jī)械卡手損壞。

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小結(jié)

        通過誤差建模與實(shí)驗(yàn)，本文提出了一種基于球桿儀測量加工中心5軸機(jī)床工作誤差的方法，通過采集空間不同平面特征點(diǎn)的方式，快速計(jì)算出機(jī)床空間誤差。通過該方法可以有效辨識出TCS與WCS兩個(gè)坐標(biāo)系下6項(xiàng)不同回轉(zhuǎn)誤差元素的具體數(shù)值。聯(lián)合激光干涉儀，則可以辨識出加工誤差中全部12項(xiàng) 誤 差 元 素。以5軸數(shù)控機(jī)床作為實(shí)驗(yàn)載體，驗(yàn)證了空間中不同圓形軌跡產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)誤差并非常量這一機(jī)床誤差特性。在此基礎(chǔ)上揭示了不同角度對應(yīng)誤差元素?cái)?shù)值的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度等級，超過數(shù)控機(jī)床加工精度要求一個(gè)數(shù)量級，可滿足加工及補(bǔ)償要求?？梢源吮孀R方法為依據(jù)，進(jìn)行誤差運(yùn)動(dòng)解耦分析及誤差補(bǔ)償?shù)裙ぷ?，也?軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行后續(xù)插補(bǔ)軌跡優(yōu)化及誤差對曲面精加工的影響等研究打下基礎(chǔ)。