关键词：数控加工；智能化；控制系统；加工中心；换刀
1 概述
目前，数控加工中心大量使用的换刀方式是通过使用刀库实现的。独立的刀库不仅可以增加刀具的储蓄数量，扩大机床的功能，还可以减少影响加工精确度的各种因素。数控加工中心经常使用的刀库种类有链式刀库和盘式刀库，按照刀库换刀过程中是否有机械手参与，可以将刀库换刀的方式分为机械手换刀和无机械手换刀。数控加工自动换刀系统的核心部分是可编辑逻辑控制器（PLC）。PLC以及单片机在国内被广泛的引用，这两种控制器各自具有优缺点，PLC的控制程序编写复杂，而单片机控制电路的搭建比较复杂。
2 数控加工和加工中心自动换刀功能概述
数控加工作为一种利用数控机床进行零件加工的工艺方法，从总体上与传统机床加工工艺规程是一致的，但是也存在着明显的变化。利用数字信息进行零件控制和刀具位移可以解决零件的种类多、数量少、结构复杂以及精确度高的问题，是实现数控自动化加工和数控加工高效化的有效途径。
在数控加工技术中，自动换刀功能作为数控加工中心的基本功能之一，主要依靠自动化换刀装置实现换刀的功能。ATC的投资在数控加工中心上占整个机器的一半，因此，刀库容量以及工作质量受到用户们的高度重视。如图1a）所示的带刀库的ATC，它是由刀具交换机和刀库组合而成的，并且刀具的交换主要是靠刀具间的相对运动以及主轴实现的，在换刀的过程中需要先把主轴上的刀具送回到刀库，然后再将新的刀具从刀库中取出来，用这种方式进行换刀所用的时间很长，因为这两个动作不能够同时进行。图1b）所示的加工中心在完成刀具交换时主要是靠环刀机械手完成的，因为换刀机械手换刀具有很大的灵活性，可以大大的减少换刀的时间，所以这种换刀的方式应用十分广泛。
目前，记忆式任选换刀方式可以把刀具的编号和刀库中刀套所在的位置在相对应的数控系统中进行记忆，可以实现任意追踪和任意取送，所以在当今被广泛地使用。
3 刀库的结构以及换刀的动作
DEX-a402自动换刀机构如图2所示，它主要是由凸轮、刀臂电机、刀臂、刀杯、刀库电机、刹车、原点讯号以及松夹刀构成。
步进电机驱动刀臂完成动作，分四个步骤完成换刀。通过自动换刀机构中的凸轮对刀臂的正反转进行控制，实现刀臂电机单方向的旋转，这种驱动的方式使刀臂旋转角度的精确度得以提高，也对电机的控制进行了简化。图3为刀臂运动的流程图。
4 换刀的指令