針對數控車床刀架換刀時需要人工手動操作、換刀時間長的工作情況，選用STC12C2052單片機作為控制器件，設計了一套刀架控制系統，實現了數控車床刀架的自動換刀，節省了換刀的時間，提高了數控車床的加工效率。同時，針對電動刀架在數控車床上通過數控系統控制和本系統中單片機控制的不同情況，從的角度出發，在設計中增加了相應的換刀功能允許按鍵及狀態信息顯示，提高了系統的性及性。接下來，就為您簡單的介紹一下數控車床刀架改換流程的基本思路。

目前數控車床是機械加工行業的主流設備，但數控車床由于其價格較低，且對于簡單零件的加工也足以勝任，因此，在機械加工行業中仍然廣泛的應用。數控車床的刀架在換刀是手動完成的，速度慢，效率低。數控刀架是針對數控車床設計的，用數控系統進行控制，不適用于數控車床。本文以單片機STC12C2052為核心器件，設計了控制系統，將數控刀架安裝在數控車床上，使數控車床的刀架能夠實現自動換刀，節省了換刀時間，提高了車床的整體效率，而且整套系統的成本也很低。

由于設計針對的是普通數控車床的刀架改造，控制系統將在條件較差的生產加工現場使用，因此，控制器件選用了具有   抗干擾能力的單片機STC12C2052。該單片機具有高速、高抗干擾能力、加密性好等特點。

常用的數控車床LD4型四工位電動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2個接觸器主觸點的分別閉合實現對刀架電機的正反轉控制，驅動刀架正向轉動尋找目標工位及反轉鎖緊。這部分的電路屬于電氣控制的常用電路。選用單片機的P3.4、P3.5口輸出控制刀架電機正、反轉的信號，由于單片機的輸出信號較弱，通過光耦TLP521及三極管對信號進行了隔離和放大，先控制繼電器，再通過繼電器的觸點控制刀架電機主電路中的接觸器，實現對刀架的控制。

數控車床刀架上的控制信號由位置傳感器（霍爾元件）組成，每一個霍爾元件對應刀架的一個工位。將霍爾元件的信號通過光耦隔離后和單片機的P1.0～P1相連，單片機通過這些輸入信號識別當前的刀架工位。不同規格的電動刀架，霍爾元件的電壓也不同，主要有24V和12V兩種。由于電路設計中運用了光耦隔離，無論霍爾元件的電源電壓是哪種規格，都可以直接和控制系統相連接。

按鍵的電路工作原理比較簡單，主要介紹按鍵的具體功能。在刀架操作按鍵的設置上，模仿數控車床操作面板上的手動換刀方式，設置了“刀位選擇”和“換刀啟動”鍵。為提高性，針對數控車床和數控車床工作特點的不同，增設了一個“換刀允許”功能鍵。按鍵的具體作用為：“刀位選擇”鍵：在進行換刀前，需要先按“刀位選擇”鍵，根據按下此鍵的次數，確定刀架需要轉動幾個工位。因為LD4為四工位刀架，當按下此鍵的次數超過3次時，用按下次數除以4的余數作為需轉動的工位數。“換刀啟動”鍵：按下該鍵并根據前面通過“刀位選擇”鍵確定的目標工位驅動刀架進行換刀。

“換刀允許”鍵：按下該鍵后的10s內，允許換刀操作，如果沒有按該鍵或者按鍵后超過10s，則禁止換刀。在數控車床的操作面板上不設該鍵，本設計中增加該鍵的主要目的是考慮性。對于數控車床，有“工作模式”的概念，手動換刀只有在“手動模式”時才，在進行切削加工時是處于“自動模式”，此時即使誤操作了手動換刀按鍵也不會發生切削加工過程中刀架轉動的危險。但對于數控車床，沒有“工作模式”的概念，為了防止在切削加工時因誤操作換刀鍵而引起刀架轉動，增加了“換刀允許”鍵，了加工中的性。

數控車床刀架換刀的目標工位是通過計數“刀位選擇”按鍵按下的次數來計算的。在操作過程中如果誤操作按下過“刀位選擇”按鍵，將會影響下一次換刀中的目標工位計算，導致刀架不能到達正確的工位。針對這個問題，結合換刀過程中的實際操作情況，程序設計中對“刀位選擇”按鍵按下次數計數時進行了時間限制。如果“刀位選擇”鍵按下后超過3s沒有再按“刀位選擇”鍵或“換刀啟動”鍵，則將前面“刀位選擇”鍵按下的次數清零。這樣避免了操作人員在操作換刀前的不知情而產生對換刀的影響，以換刀動作的正確完成。

所以說，我們通過對數控車床刀架模塊進行改造，雖然需要將普通刀架換成電動刀架，有   的成本支出，但控制系統成本較低，改造的整體費用不高，改造后的車床在加工中縮短了換刀時間，提高了效率，降低了生產成本。