1.引言
數(shù)控車(chē)床是數(shù)字程序控制車(chē)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，它集通用性好的萬(wàn)能型車(chē)床、加工精度高的精密型車(chē)床和加工效率高的專(zhuān)用型車(chē)床的特點(diǎn)于一身，是國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。要學(xué)好數(shù)控車(chē)床理論和操作，就必須勤學(xué)苦練，從平面幾何，三角函數(shù)，機(jī)械制圖，普通車(chē)床的工藝和操作等方面打好基礎(chǔ)。
眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司是一家研發(fā)與應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)產(chǎn)品的公司，自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)首款嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器及配套系統(tǒng)軟件，形成了以運(yùn)動(dòng)控制卡、運(yùn)動(dòng)控制器、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器等為主的全系列的數(shù)控產(chǎn)品線，這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、教學(xué)和工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。
CNC4320控制系統(tǒng)是眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司自主研發(fā)的CNC（Computer Numerical Controller）系列的一款。
整個(gè)CNC4320數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)實(shí)物圖如圖1.1
圖1.1 CNC4320數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)實(shí)物圖
1—車(chē)床控制面板 2—主軸 3—刀架臺(tái) 4—車(chē)床車(chē)身 5—兩臺(tái)CNC4320控制器 6—刀架電機(jī) 7—導(dǎo)軌
隨著電子信息自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為了提高生產(chǎn)效率，出現(xiàn)了數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)進(jìn)給[3]即自動(dòng)換料，自動(dòng)送料技術(shù)，過(guò)去依靠人工換料、送料的時(shí)代已一去不復(fù)返�，F(xiàn)在，主要依靠自動(dòng)化傳送料，原料傳送的自動(dòng)化減少了人為操作的失誤，降低了危險(xiǎn)性，使得生產(chǎn)過(guò)程更加簡(jiǎn)單方便，更加符合流水線式生產(chǎn)的現(xiàn)代化要求。
圖1.2 控制器硬件平臺(tái)
整個(gè)CNC4320車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)，從廣義的控制層次上來(lái)說(shuō)可分為四大部分，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、主軸控制系統(tǒng)、刀架控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng),它們都是以運(yùn)動(dòng)控制器CNC4320為核心部件組成的控制系統(tǒng)，互相聯(lián)系又獨(dú)立工作，組成了一個(gè)整體，即車(chē)床控制系統(tǒng)，兩軸運(yùn)動(dòng)控制器硬件平臺(tái)見(jiàn)圖1.2所示。
（1）CNC4320兩軸運(yùn)動(dòng)控制器采用嵌入式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部集成有ARM主CPU芯片。此ARM芯片的內(nèi)核是ARM7TDMI內(nèi)核，具有代碼密度高并兼容16位的Thumb指令集，支持很多操作系統(tǒng)，包括Windows CE、Linux、Palm OS等特點(diǎn)。
（2）因?yàn)橄到y(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量的變量，堆棧。ARM芯片內(nèi)部集成有16K的SARAM，但是不能滿足如此大容量的運(yùn)行。所以在外部擴(kuò)展了8M的SDRAM，用于程序運(yùn)行，另外集成256M NANDFLASH，2MNORFLASH，用于重要的數(shù)據(jù)，程序的存儲(chǔ)，還有一些易斷電的，需要長(zhǎng)期保存的系統(tǒng)參數(shù)刀具參數(shù)，補(bǔ)償參數(shù)，機(jī)床參數(shù)以及數(shù)控加工程序。
（3）控制器內(nèi)部集成有兩軸運(yùn)動(dòng)控制芯片，內(nèi)部集成有X，Y軸的插補(bǔ)控制模塊，指令/解釋/處理模塊。當(dāng)它接到主ARM芯片傳來(lái)的控制指令后，會(huì)自動(dòng)運(yùn)行其指令，無(wú)須占用CPU。是一款能夠同時(shí)控制2個(gè)伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制芯片。它以脈沖串形式輸出，能對(duì)伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行位置控制、插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、速度控制等。在對(duì)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)行插補(bǔ)時(shí), 可對(duì)第二節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)連續(xù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在這個(gè)過(guò)程中插補(bǔ)動(dòng)作是連續(xù)運(yùn)行, 而不需要中間作任何停頓。CPU數(shù)據(jù)總線長(zhǎng)度可選8位/16位，補(bǔ)范圍 各個(gè)軸-8388607~+8388607，補(bǔ)速度1~4MPPS。
（4）CPLD主要用于對(duì)圖像，速度，位置等信息的采集、控制、存儲(chǔ)。
該控制器采用320*240點(diǎn)陣式液晶+按鍵屏，32位嵌入式CPU，超大規(guī)模FPGA編程，運(yùn)用實(shí)時(shí)多任務(wù)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)μm級(jí)精度運(yùn)動(dòng)控制。X、Z二軸聯(lián)動(dòng)、USB和RS232通訊方式，支持CNC與PC，系統(tǒng)軟件可通訊升級(jí)。
其技術(shù)規(guī)格如表1-a所示:
| 控制軸 |
X、Z 兩軸 |
| 聯(lián)動(dòng)軸 |
X、Z 兩軸 |
| 坐標(biāo)值范圍 |
±9999.999mm |
| 最小指令單位 |
0.001mm |
表1-a 技術(shù)規(guī)格參數(shù)
系統(tǒng)的原理示意如圖1.2所示：
圖1.2 車(chē)床控制系統(tǒng)系統(tǒng)原理輪廓圖
下面我們將著重介紹這四大控制系統(tǒng)的組成、電路連接與原理、指令控制等部分。
1.1主軸控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
主軸是車(chē)床最主要的部件之一，整個(gè)機(jī)器的性能很大程度上決定于主軸的性能，主軸直接承受切屑力，轉(zhuǎn)速的范圍很大。所以我們引入主軸控制系統(tǒng),利用CNC4320控制器監(jiān)控主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向來(lái)完成對(duì)工件的精確加工。主軸控制系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：控制器CNC4320、變頻器、編碼器、主軸電機(jī)、主軸。
主軸控制系統(tǒng)原理圖如圖1.1.1所示
圖1.1.1 主軸控制系統(tǒng)原理圖
變頻器實(shí)物圖如圖1.1.2所示
圖1.1.2 變頻器實(shí)物圖
其變頻原理是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。
編碼器實(shí)物圖如圖1.1.3所示
圖1.1.3 編碼器實(shí)物圖
編碼器分為絕對(duì)脈沖編碼器：APC ,增量脈沖編碼器：SPC ,兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。 信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開(kāi)路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱(chēng)A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱(chēng)推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。 信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開(kāi)關(guān)頻率有低有高。 如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。 A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。
這里的編碼器同樣是用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。它將檢測(cè)到的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖反饋給CNC4320控制器，滿足控制器對(duì)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的監(jiān)控的需求。此編碼器采用增量式脈沖編碼器，這樣可以節(jié)省用于編碼的導(dǎo)線個(gè)數(shù)，從而可以節(jié)省成本。一般情況下，增量編碼器性能要優(yōu)于絕對(duì)式編碼器。所以，大多數(shù)時(shí)候，車(chē)床控制系統(tǒng)都采用增量式編碼器。
主軸電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，又稱(chēng)為主軸控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其實(shí)物圖如圖1.1.4所示。
圖1.1.4 主軸電機(jī)實(shí)物圖
1—便于編碼器測(cè)速的被動(dòng)轉(zhuǎn)軸 2—履帶 3—由主軸電機(jī)帶動(dòng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)軸 4—帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸
為了便于編碼器測(cè)速和反饋給控制器CNC4320，主動(dòng)和被動(dòng)轉(zhuǎn)軸的齒輪比例都是按照1：1來(lái)設(shè)計(jì)的，這樣編碼器的測(cè)速就是主軸馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也是主軸的轉(zhuǎn)速，不用考慮倍率的問(wèn)題。
主軸是用來(lái)固定工件，帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)以便于加工的器件，其實(shí)物圖如下圖1.1.5所示。
圖1.1.5 主軸實(shí)物圖
1—主軸孔 2—主軸擋板 3—夾具
主軸孔是可以用主軸扳手手動(dòng)夾緊工件的內(nèi)螺紋。因?yàn)槲覀兘榻B的是眾為興公司用于試驗(yàn)檢測(cè)的車(chē)床，所以在主軸擋板位置沒(méi)有實(shí)際擋板，這樣便于觀察主軸運(yùn)行。夾具，顧名思義，用來(lái)夾緊工件的機(jī)械裝置。為了防止刀架工作臺(tái)過(guò)渡右移以至脫離導(dǎo)軌[4]，在導(dǎo)軌上還有一個(gè)裝置叫尾座。這里的車(chē)床因?yàn)槭窃囼?yàn)檢測(cè)用喲，所以沒(méi)有裝尾座。
主軸轉(zhuǎn)速控制方式：開(kāi)關(guān)量控制、模擬電壓控制，主軸轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)量控制。執(zhí)行 S1～S4，S 信號(hào) 2 檔（S1～S2）/4 檔（S1～S4）開(kāi)關(guān)量輸出。主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓控制：執(zhí)行 S0～S9999，輸出 0～10V 電壓控制主軸轉(zhuǎn)速支持四檔主軸自動(dòng)換檔（M41～M44）主軸轉(zhuǎn)速倍率：50％～120％八級(jí)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)G96 恒線速控制（S 給定切削線速度值，單位：米/分）G97 取消恒線速控制（S 給定主軸轉(zhuǎn)速，單位：轉(zhuǎn)/分）
主軸控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的控制指令有： M03、M04、M05
指令格式：
M03或M3
M04或M4；
M05或 M5。
指令功能：
M03：主軸正轉(zhuǎn)；
M04：主軸反轉(zhuǎn)；
M05：主軸停止。
系統(tǒng)上電后，M05輸出有效。在M05輸出有效時(shí)，執(zhí)行M03或M04，M03或M04輸出有效并保持，同時(shí)取消M05的輸出（輸出無(wú)效）；M03或M04輸出有效時(shí)，執(zhí)行M05，取消M03或M04的輸出，M05輸出有效并保持。
當(dāng)診斷參數(shù)DGN.089、DGN.090（主軸制動(dòng)輸出時(shí)間）不為0時(shí)，執(zhí)行M05，輸出主軸制動(dòng)SPZD脈沖信號(hào)（非保持輸出）；主軸制動(dòng)輸出時(shí)間設(shè)置為0時(shí)，執(zhí)行M05，不輸出主軸制動(dòng)SPZD脈沖信號(hào)。M03（或M04）輸出有效時(shí)，執(zhí)行M04（或M03）將產(chǎn)生報(bào)警。
1.2刀架控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
數(shù)控刀架是數(shù)控車(chē)床的關(guān)鍵配套件，為數(shù)控車(chē)床三大功能部件之一。通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床刀具的自動(dòng)切換。任何系列，各種型號(hào)的數(shù)控刀架均采用端齒盤(pán)作為刀架定位元件。通過(guò)電機(jī)或活塞驅(qū)動(dòng)各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變換刀具位置，由傳感器將刀架工位號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成刀具的正確切換。
刀架控制系統(tǒng)由九大原件組成：控制器、變壓器、整流板、驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、刀架電機(jī)、刀架臺(tái)、繼電器。其中驅(qū)動(dòng)器我們將有下一章節(jié)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)著重介紹，繼電器將在輔助控制系統(tǒng)中介紹，這一章我們著重介紹步進(jìn)電機(jī)、絲杠整流板在刀架控制系統(tǒng)中的作用。
刀架控制原理圖如圖1.2.1所示：
圖1.2.1 刀架控制原理圖
步進(jìn)電機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)或階躍電動(dòng)機(jī)，國(guó)外一般稱(chēng)為Step motor或Stepping motor、Stepper，等等。就傳統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以簡(jiǎn)單地定義為，根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)，每改變一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度（或長(zhǎng)度），若不改變勵(lì)磁狀態(tài)則保持一定位置而靜止的電動(dòng)機(jī)。從廣義上講，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種受電脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的同步電動(dòng)機(jī)。
這里使用的是二相混合式步進(jìn)電機(jī)，利用位移與輸入脈沖信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累的特點(diǎn)，組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又具有一定精度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，即刀架控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行部分。實(shí)物圖如圖1.2.2所示
圖1.2.2 步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖
整流板是用來(lái)將交流電進(jìn)行整流，變成直流電以提供給驅(qū)動(dòng)器使用，其原理為橋式整流電路原理，原理圖如圖1.2.3所示：
圖1.2.3 橋式整流電路原理圖
橋式整流電路的工作原理如下：e2 為正半周時(shí)，對(duì)D1 、D3 和方向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對(duì)D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構(gòu)成e2 、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在Rfz ，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2 為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2 、D4 加正向電壓，D2 、D4 導(dǎo)通；對(duì)D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。電路中構(gòu)成e2 、D2 Rfz 、D4 通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。
其工作時(shí)的電流流向，實(shí)物圖如圖1.2.4所示：
圖1.2.4 橋式整流電路工作時(shí)的電流流向，實(shí)物圖
滾珠絲杠是相對(duì)于原來(lái)的T形螺紋絲杠而言的。其原理就是轉(zhuǎn)動(dòng)變平動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。螺紋帶動(dòng)滾珠軸承在桿上滑動(dòng)。跟絲杠的原理差不多，只是加上滾珠而已。原來(lái)絲杠螺紋副轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦比較劇烈，在內(nèi)螺紋與外螺紋之間加上滾珠后，就變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，改善摩擦條件，從而使摩擦阻力減小為原來(lái)的1/50。從而也可使其達(dá)到高速運(yùn)轉(zhuǎn).筆者看到一份資料顯示現(xiàn)在最高的絲杠允許速度達(dá)到了200m/min.直追直線電機(jī)，，是由日本生產(chǎn)，其原理大致是在螺帽和絲杠之間放入滾珠，然后在螺帽上加入返向器,使?jié)L珠在里循環(huán)滾動(dòng)。
其實(shí)物圖如圖所示：
圖1.2.5 滾珠絲杠實(shí)物圖
這里步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，對(duì)刀架臺(tái)X，Z相位置進(jìn)行精確定位，實(shí)現(xiàn)工件的精確加工�？刂破髦杏嘘P(guān)刀架控制系統(tǒng)的指令主要有T指令，其指令格式如下：
指令功能：自動(dòng)刀架換刀到目標(biāo)刀具號(hào)刀位，并按指令的刀具偏置號(hào)對(duì)應(yīng)的刀具偏置執(zhí)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 刀具偏置號(hào)可以和刀具號(hào)相同，也可以不同，即一把刀具可以對(duì)應(yīng)多個(gè)偏置號(hào)。對(duì)應(yīng)刀具偏 置號(hào)為 00 的刀具偏置為 X=0、Z=0，系統(tǒng)為無(wú)刀具補(bǔ)償狀態(tài)，即：系統(tǒng)的坐標(biāo)偏移為 0（未 進(jìn)行坐標(biāo)偏移）。在執(zhí)行了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償后，執(zhí)行 T□□00，系統(tǒng)將按當(dāng)前的刀具偏置反向 偏移系統(tǒng)坐標(biāo)，系統(tǒng)由已執(zhí)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償狀態(tài)改變?yōu)槲囱a(bǔ)償狀態(tài)，顯示的刀具偏置號(hào)為 00 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱(chēng)：取消刀補(bǔ)。如：T0101表示選擇1號(hào)刀并執(zhí)行1號(hào)刀偏；T0102表示選擇1號(hào)刀并執(zhí)行2號(hào)刀偏；T0301表示選擇3號(hào)刀并執(zhí)行1號(hào)刀偏。
1.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
相信大家在看了上一章節(jié)的刀架控制系統(tǒng)后一定會(huì)注意到這樣的一個(gè)器件：驅(qū)動(dòng)器。這就是我們這一章節(jié)重點(diǎn)介紹的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)主要元器件。驅(qū)動(dòng)器可以將控制器輸入的低電壓轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)需要的高電壓輸出，它的作用是接收控制器CNC4320的控制指令即脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。
驅(qū)動(dòng)器Q2BYG2245AM的實(shí)物圖如圖1.3.1所示。
圖1.3.1 驅(qū)動(dòng)器的正視和俯視實(shí)物圖
驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖如圖1.3.2所示。
圖1.3.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖
CNC4320控制器有關(guān)驅(qū)動(dòng)器的指令有很多部分如下表1.3-a。
表1.3-a
其實(shí)大部分指令都與驅(qū)動(dòng)器有關(guān)，因?yàn)槭撬?qū)動(dòng)刀架臺(tái)在X，Z 軸的前后左右的運(yùn)動(dòng)。
1.4輔助控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
整個(gè)車(chē)床控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上所述，但是任何的機(jī)器都會(huì)有過(guò)熱，過(guò)渡磨損的情況，車(chē)床一旦過(guò)渡磨損就會(huì)降低其加工精度，甚至提前報(bào)廢，同樣車(chē)床一旦過(guò)熱，就會(huì)燒壞元器件，降低其加工精度，嚴(yán)重的，也會(huì)導(dǎo)致其提前退役。為了保證車(chē)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn),減少磨損,延長(zhǎng)使用壽命,提高加工精度，普遍的做法是當(dāng)其過(guò)熱時(shí)，給它噴灑上冷卻機(jī)油，當(dāng)它過(guò)渡磨損時(shí)，給它注入潤(rùn)滑油。這些在車(chē)床控制系統(tǒng)中都是由控制器自動(dòng)控制的，這就是這章的重點(diǎn)：輔助控制系統(tǒng)。
輔助控制系統(tǒng)原理圖如下圖1.4.1所示：
圖1.4.1 輔助控制系統(tǒng)原理圖
輔助控制系統(tǒng)由4個(gè)部分組成：控制器CNC4320，冷卻液噴頭，針閥滴油油杯，繼電器。
繼電器是這一章中著重介紹的輔助控制系統(tǒng)的重要元器件。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。
其實(shí)物圖如圖1.4.2所示。
圖1.4.2 繼電器前視與后視圖
1—常閉觸電 2—接入點(diǎn) 3—常開(kāi)觸電 4 —電磁鐵電源接線柱
此種電磁式繼電器原理是：它一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。
CNC4320通過(guò)繼電器控制冷卻液噴頭/針閥滴油油杯的開(kāi)與關(guān)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的冷卻與潤(rùn)滑。
控制器中有關(guān)輔助控制系統(tǒng)的指令有1.7 冷卻液控制 M08、M09
指令格式：
M08 或 M8；
M09 或 M9；
指令功能：
M08：冷卻泵開(kāi)；
M09：冷卻泵關(guān)。
系統(tǒng)上電后，M09 有效，即 M08 輸出無(wú)效。執(zhí)行 M08，M08 輸出有效，冷卻泵開(kāi)；執(zhí)行 M09，取消M08 輸出，冷卻泵關(guān)。
1.10 潤(rùn)滑液控制 M32、M33
指令格式：
M32；M33；
指令功能：
M32：潤(rùn)滑泵開(kāi)；
M33：潤(rùn)滑泵關(guān)。
系統(tǒng)上電后，M33有效，即 M32 輸出無(wú)效。執(zhí)行 M32，M32 輸出有效，潤(rùn)滑泵開(kāi)；執(zhí)行M33，取消M32輸出，潤(rùn)滑泵關(guān)。
車(chē)床控制系統(tǒng)的整個(gè)控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖1.4.3所示：
圖1.4.3 控制系統(tǒng)的電路原理圖
1.5 指令與功能實(shí)現(xiàn)
車(chē)床控制系統(tǒng)中的控制器CNC4320的界面如下圖1.5.1所示：
圖1.5.1 CNC4320的界面
1—鍵盤(pán) 2—菜單 3—控制面板
其機(jī)床面板上面的按鍵的含義如表1.5-a所示：
表1.5-a 機(jī)床面板上面的按鍵的含義
下面是加工舉例如下：
加工下圖1.5.2所示工件，棒料尺寸為Φ135×178 mm 。
圖1.5.1.1 工件坐標(biāo)系
用 4 把刀加工，具體如下
1.5.1 案例
根據(jù)機(jī)械加工工藝及本說(shuō)明書(shū)的指令解釋?zhuān)D1.5.1.1 所示的工件坐標(biāo)系，編輯程序如下：
1.6 結(jié)論
ADT-CNC4320兩軸運(yùn)動(dòng)控制器成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)于車(chē)床的高精度控制，性能良好的控制器+性能良好的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器+性能良好的步進(jìn)電機(jī)使得整個(gè)系統(tǒng)性能優(yōu)良，所以每一個(gè)部分對(duì)于系統(tǒng)性能同樣重要�？刂破鳟�(dāng)然對(duì)于這個(gè)車(chē)床控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是最為重要的，它是系統(tǒng)的核心，穩(wěn)定性和精度較高的控制器才能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。通過(guò)USB接口可以傳輸文件，程序給CNC4320，這樣使得我們可以在PC機(jī)上利用專(zhuān)門(mén)的CAM或者CAD軟件事先編號(hào)程序，并且轉(zhuǎn)化為NC代碼，然后再傳輸?shù)娇刂破魃线\(yùn)行，也可以在控制器上即興編程，比傳統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備方便的多。
ADT-CNC4320運(yùn)動(dòng)控制器在生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，該車(chē)床系統(tǒng)在很大程度上提高了車(chē)床的生產(chǎn)效率。
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