CNC加工中心的自動(dòng)換刀通常有兩種方式：一種是無機(jī)械手換刀方式，另一種是機(jī)械手換刀方式。無機(jī)械手換刀方式，換刀過程一般是通過刀庫和主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，其自動(dòng)換刀裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制容易。由于采用無機(jī)械手換刀方式時(shí)，需要經(jīng)過主軸卸刀、刀庫旋轉(zhuǎn)選刀、主軸裝刀等步驟，所以換刀效率低，多用于對(duì)換刀速度要求不高的普通加工中心。[1]相比較而言，機(jī)械手換刀方式，可通過機(jī)械手運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主軸和刀庫上的刀具交換，其優(yōu)點(diǎn)是換刀效率高，缺點(diǎn)是換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。文中以采用無機(jī)械手換刀方式的 VMC850 加工中心為例，介紹自動(dòng)換刀過程。該加工中心為立式加工中心，刀庫是典型的斗笠式刀庫且為 Z 軸移動(dòng)換刀， 自動(dòng)換刀過程由如下幾步完成：[2]Z 軸回參考點(diǎn)且主軸定向準(zhǔn)停、刀庫前移抓刀、刀具松開、Z 軸上移卸刀、刀庫回轉(zhuǎn)選刀、Z 軸下移裝刀、刀具夾緊、刀庫后移。從換刀過程來看，自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫需要完成前、后兩個(gè)位置之間的移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)；Z 軸則需完成上、下移動(dòng)動(dòng)作。
一、斗笠式刀庫換刀控制過程
在加工中心自動(dòng)換刀時(shí)，通常編制換刀宏程序或特定的換刀子程序來實(shí)現(xiàn)刀庫和 Z 軸的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而可簡化 PLC 程序設(shè)計(jì)。以配置西門子802D 系統(tǒng)的 VMC850 加工中心為例，采用 Z 軸移動(dòng)換刀方式的斗笠式刀庫，換刀動(dòng)作可以分為 M 代碼控制的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，如 M06：換刀起動(dòng)；M82：刀庫前移；M83：刀庫后移；M84：主軸刀具夾緊、吹氣關(guān)閉；M85：主軸刀具松開、吹氣；M86：刀庫回轉(zhuǎn)換刀；M80：自動(dòng)換刀結(jié)束。換刀程序一般以子程序形式編程，并且可通過程序名在 CNC 加工程序中利用指令直接調(diào)用，典型的換刀子程序如下：[3]