CNC加工中心的自动换刀通常有两种方式：一种是无机械手换刀方式，另一种是机械手换刀方式。无机械手换刀方式，换刀过程一般是通过刀库和主轴的相对运动实现，其自动换刀装置结构简单，控制容易。由于采用无机械手换刀方式时，需要经过主轴卸刀、刀库旋转选刀、主轴装刀等步骤，所以换刀效率低，多用于对换刀速度要求不高的普通加工中心。[1]相比较而言，机械手换刀方式，可通过机械手运动实现主轴和刀库上的刀具交换，其优点是换刀效率高，缺点是换刀装置结构复杂。文中以采用无机械手换刀方式的 VMC850 加工中心为例，介绍自动换刀过程。该加工中心为立式加工中心，刀库是典型的斗笠式刀库且为 Z 轴移动换刀， 自动换刀过程由如下几步完成：[2]Z 轴回参考点且主轴定向准停、刀库前移抓刀、刀具松开、Z 轴上移卸刀、刀库回转选刀、Z 轴下移装刀、刀具夹紧、刀库后移。从换刀过程来看，自动换刀时，刀库需要完成前、后两个位置之间的移动及旋转；Z 轴则需完成上、下移动动作。
一、斗笠式刀库换刀控制过程
在加工中心自动换刀时，通常编制换刀宏程序或特定的换刀子程序来实现刀库和 Z 轴的联合运动，从而可简化 PLC 程序设计。以配置西门子802D 系统的 VMC850 加工中心为例，采用 Z 轴移动换刀方式的斗笠式刀库，换刀动作可以分为 M 代码控制的独立运动，如 M06：换刀起动；M82：刀库前移；M83：刀库后移；M84：主轴刀具夹紧、吹气关闭；M85：主轴刀具松开、吹气；M86：刀库回转换刀；M80：自动换刀结束。换刀程序一般以子程序形式编程，并且可通过程序名在 CNC 加工程序中利用指令直接调用，典型的换刀子程序如下：[3]

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三、小结
文中以配置西门子 802D 系统的数控加工中心为例，重点介绍了斗笠式刀库的换刀过程及换刀 程序的编制。针对 Z 轴移动换刀方式，介绍了刀库的机械动作控制与主轴相关动作控制。由于加工中心换刀控制程序复杂，且目前关于西门子数控系统 PLC 编程技术资料相对较少，通过完整的斗笠式刀库换刀程序编制及说明，可为从事数控机床装 调、维修的技术人员提供参考。