1.2刀架控製係統結構和原理

數控刀架是數控車床的關(guan) 鍵配套件，為(wei) 數控車床三大功能部件之一。通過它來實現數控車床刀具的自動切換。任何係列，各種型號的數控刀架均采用端齒盤作為(wei) 刀架定位元件。通過電機或活塞驅動各種傳(chuan) 動機構變換刀具位置，由傳(chuan) 感器將刀架工位號反饋給數控係統來完成刀具的正確切換。

刀架控製係統由九大原件組成：控製器、變壓器、整流板、驅動器、步進電機、絲(si) 杠、刀架電機、刀架台、繼電器。其中驅動器我們(men) 將有下一章節驅動控製係統著重介紹，繼電器將在輔助控製係統中介紹，這一章我們(men) 著重介紹步進電機、絲(si) 杠整流板在刀架控製係統中的作用。

刀架控製原理圖如圖1.2.1所示：

圖1.2.1 刀架控製原理圖

步進電機又稱脈衝(chong) 電動機或階躍電動機，國外一般稱為(wei) Step motor或Stepping motor、Stepper，等等。就傳(chuan) 統的步進電動機來說，步進電動機可以簡單地定義(yi) 為(wei) ，根據輸入的脈衝(chong) 信號，每改變一次勵磁狀態就前進一定角度（或長度），若不改變勵磁狀態則保持一定位置而靜止的電動機。從(cong) 廣義(yi) 上講，步進電動機是一種受電脈衝(chong) 信號控製的無刷式直流電動機，也可看作是在一定頻率範圍內(nei) 轉速與(yu) 控製脈衝(chong) 頻率同步的同步電動機。

這裏使用的是二相混合式步進電機，利用位移與(yu) 輸入脈衝(chong) 信號數相對應，步距誤差不長期積累的特點，組成結構簡單又具有一定精度的開環控製係統，即刀架控製係統驅動的執行部分。實物圖如圖1.2.2所示

圖1.2.2 步進電機實物圖

整流板是用來將交流電進行整流，變成直流電以提供給驅動器使用，其原理為(wei) 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(wei) 正半周時，對D1 、D3 和方向電壓，Dl，D3 導通；對D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構成e2 、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在Rfz ，上形成上正下負的半波整洗電壓，e2 為(wei) 負半周時，對D2 、D4 加正向電壓，D2 、D4 導通；對D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。電路中構成e2 、D2 Rfz 、D4 通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。

其工作時的電流流向，實物圖如圖1.2.4所示：

圖1.2.4 橋式整流電路工作時的電流流向，實物圖

滾珠絲(si) 杠是相對於(yu) 原來的T形螺紋絲(si) 杠而言的。其原理就是轉動變平動，絲(si) 杠轉動。螺紋帶動滾珠軸承在杆上滑動。跟絲(si) 杠的原理差不多，隻是加上滾珠而已。原來絲(si) 杠螺紋副轉動時摩擦比較劇烈，在內(nei) 螺紋與(yu) 外螺紋之間加上滾珠後，就變為(wei) 滾動摩擦，改善摩擦條件，從(cong) 而使摩擦阻力減小為(wei) 原來的1/50。從(cong) 而也可使其達到高速運轉.筆者看到一份資料顯示現在最高的絲(si) 杠允許速度達到了200m/min.直追直線電機，，是由日本生產(chan) ，其原理大致是在螺帽和絲(si) 杠之間放入滾珠，然後在螺帽上加入返向器,使滾珠在裏循環滾動。

其實物圖如圖所示：

圖1.2.5 滾珠絲(si) 杠實物圖

這裏步進電機帶動滾珠絲(si) 杠旋轉，對刀架台X，Z相位置進行精確定位，實現工件的精確加工。控製器中有關(guan) 刀架控製係統的指令主要有T指令，其指令格式如下：


指令功能：自動刀架換刀到目標刀具號刀位，並按指令的刀具偏置號對應的刀具偏置執行刀具長度補償(chang) 。 刀具偏置號可以和刀具號相同，也可以不同，即一把刀具可以對應多個(ge) 偏置號。對應刀具偏 置號為(wei) 00 的刀具偏置為(wei) X=0、Z=0，係統為(wei) 無刀具補償(chang) 狀態，即：係統的坐標偏移為(wei) 0（未 進行坐標偏移）。在執行了刀具長度補償(chang) 後，執行 T□□00，係統將按當前的刀具偏置反向 偏移係統坐標，係統由已執行刀具長度補償(chang) 狀態改變為(wei) 未補償(chang) 狀態，顯示的刀具偏置號為(wei) 00 這個(ge) 過程稱為(wei) 取消刀具長度補償(chang) ，簡稱：取消刀補。如：T0101表示選擇1號刀並執行1號刀偏；T0102表示選擇1號刀並執行2號刀偏；T0301表示選擇3號刀並執行1號刀偏。

1.3 驅動控製係統結構和原理

相信大家在看了上一章節的刀架控製係統後一定會(hui) 注意到這樣的一個(ge) 器件：驅動器。這就是我們(men) 這一章節重點介紹的驅動控製係統的一個(ge) 主要元器件。驅動器可以將控製器輸入的低電壓轉化為(wei) 步進電機需要的高電壓輸出，它的作用是接收控製器CNC4320的控製指令即脈衝(chong) 信號驅動步進電機按設定的方向轉動一個(ge) 固定的角度（及步進角）。

驅動器Q2BYG2245AM的實物圖如圖1.3.1所示。

圖1.3.1 驅動器的正視和俯視實物圖

驅動控製係統的原理圖如圖1.3.2所示。

圖1.3.2 驅動控製係統的原理圖

CNC4320控製器有關(guan) 驅動器的指令有很多部分如下表1.3-a。

表1.3-a

其實大部分指令都與(yu) 驅動器有關(guan) ，因為(wei) 是它驅動刀架台在X，Z 軸的前後左右的運動。