CN116009449A - 车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路，所述控制方法包括：获取所述第一直线进给轴的第一位置信息；获取所述旋转轴的第二位置信息；获取所述辅助轴的第三位置信息，其中，所述第三位置信息用于确定所述车削刀具的实时位置；根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息控制所述超磁致伸缩执行器的工作状态，以驱动所述车削刀具移动至目标位置；根据本发明实施例的技术方案，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

Description

车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路。

背景技术

随着机械加工的不断发展，数控车床也得到广泛应用，数控车床主要采用数控操作单元来计算和控制加工设备进行相应的工序操作，以满足机械零件加工的需求，随着技术的不断发展，很多产品的结构变得越来越复杂，轴类零件因其在机械结构中起着传动、连接等重要作用，需求变得越来越多，现有技术中往往采用车削技术进行轴类零件的加工，但由于轴类零件通常需要满足活塞等机械零件的特殊要求，往往有非圆截面加工需求，而相关技术中往往采用靠模仿形方法、复合车削加工、专用机床等方式进行非圆截面工件的加工，上述方式无法很好地保证车削加工精度，降低加工效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

第一方面，本发明实施例提供一种车床驱动控制电路的控制方法，所述车床驱动控制电路设置于数控车床，所述数控车床还设置有刀架，所述数控车床包括相互垂直的第一直线进给轴、第二直线进给轴以及绕所述第一直线进给轴旋转的旋转轴，所述刀架设置有相互连接的超磁致伸缩执行器和车削刀具，所述车床驱动控制电路与超磁致伸缩执行器连接，所述刀架包括与所述第二直线进给轴平行的辅助轴，所述车削刀具设置于所述辅助轴，所述控制方法包括：

获取所述第一直线进给轴的第一位置信息；

获取所述旋转轴的第二位置信息；

获取所述辅助轴的第三位置信息，其中，所述第三位置信息用于确定所述车削刀具的实时位置；

根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息控制所述超磁致伸缩执行器的工作状态，以驱动所述车削刀具移动至目标位置。

根据本发明实施例提供的车床驱动控制电路的控制方法，至少具有如下有益效果：通过获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器驱动车削刀具移动至目标位置，能够对车削刀具的实时位置进行精准控制，保证车削刀具定位的准确性，同时还能够实现刀架、车削刀具以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，所述超磁致伸缩执行器包括用于产生磁场的线圈和超磁致伸缩体，所述根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息控制所述超磁致伸缩执行器的工作状态，包括：

根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定所述辅助轴的预设位置信息；

根据所述第三位置信息和所述预设位置信息确定所述超磁致伸缩体的伸长长度；

根据所述伸长长度控制流过所述线圈的电流大小，以使所述超磁致伸缩体产生的位移达到所述伸长长度。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，所述超磁致伸缩执行器还设置有用于检测磁场强度的霍尔传感器，所述根据所述伸长长度控制流过所述线圈的电流大小，包括：

获取来自所述霍尔传感器的实际磁场强度；

根据所述伸长长度确定对应的目标磁场强度；

根据所述实时磁场强度和所述目标磁场强度调整流过所述线圈的电流大小，以使所述实时磁场强度达到所述目标磁场强度。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，所述车床驱动控制电路还包括用于驱动所述超磁致伸缩执行器的功率驱动电路，所述调整流过所述线圈的电流大小，包括：

控制输出至所述功率驱动电路的PWM驱动信号的脉冲宽度，以调整所述功率驱动电路输出至所述线圈的电流大小，其中，所述脉冲宽度的大小与所述电流大小成正比。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，所述数控车床还包括设置于所述第一直线进给轴的第一伺服电机和与所述第一伺服电机连接的第一编码器，所述第一伺服电机包括传动丝杆，所述获取所述第一直线进给轴的第一位置信息，包括：

获取来自所述第一编码器检测到的第一脉冲信号；

对所述第一脉冲信号进行倍频处理，得到第一计数值；

获取所述传动丝杆的丝杠螺距，所述丝杠螺距为传动丝杆每转一圈的螺母移动距离；

根据所述丝杠螺距确定单脉冲位移量，所述单脉冲位移量为每个脉冲的螺母移动距离；

根据所述第一计数值和所述单脉冲位移量计算得到所述第一直线进给轴当前的第一位置信息。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，所述数控车床还包括设置于所述旋转轴的变频电机和与所述变频电机连接的第二编码器，所述获取所述旋转轴的第二位置信息，包括：

获取来自所述第二编码器检测到的第二脉冲信号；

对所述第二脉冲信号进行倍频处理，得到第二计数值；

根据所述第二计数值确定第二位置信息，所述第二位置信息用于反映所述旋转轴当前的角度位置。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，还包括：

获取多个轮廓点位数据；

在多个所述轮廓点位数据中确定所述预设位置信息。

第二方面，本发明实施例提供一种车床驱动控制电路，包括微控制器，所述微控制器用于执行如上第一方面实施例所述的控制方法，所述微控制器与超磁致伸缩执行器连接。

根据本发明实施例提供的车床驱动控制电路，至少具有如下有益效果：通过设置微控制器，微控制器获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器驱动车削刀具移动至目标位置，能够对车削刀具的实时位置进行精准控制，保证车削刀具定位的准确性，同时还能够实现刀架、车削刀具以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

第三方面，本发明实施例提供一种数控车床，包括有如上第二方面实施例所述的车床驱动控制电路、刀架和设置于所述刀架的超磁致伸缩执行器，所述刀架还设置有与所述超磁致伸缩执行器连接的车削刀具。

根据本发明实施例提供的数控车床，至少具有如下有益效果：通过设置车床驱动控制电路，车床驱动控制电路获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器驱动车削刀具移动至目标位置，能够对车削刀具的实时位置进行精准控制，保证车削刀具定位的准确性，同时还能够实现刀架、车削刀具以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面实施例所述的控制方法。

根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：通过获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器驱动车削刀具移动至目标位置，能够对车削刀具的实时位置进行精准控制，保证车削刀具定位的准确性，同时还能够实现刀架、车削刀具以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明实施例一提供的数控车床的结构示意图。

图2是本发明实施例二提供的刀架处的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的数控车床的控制逻辑框图；

图4是本发明实施例四提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图；

图5是本发明实施例五提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图；

图6是本发明实施例六提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图；

图7是本发明实施例七提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图；

图8是本发明实施例八提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图；

图9是本发明实施例九提供的车床驱动控制电路的控制方法的流程图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

应了解，在本发明实施例的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，“若干”的含义是一个或者多个，除非另有明确具体的限定。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，可以理解的是，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“连接/相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供的车床驱动控制电路的控制方法及车床驱动控制电路，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床的加工效率。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种车床驱动控制电路100，车床驱动控制电路100设置于数控车床200，数控车床200包括相互垂直的第一直线进给轴、第二直线进给轴以及绕第一直线进给轴旋转的旋转轴，数控车床200还设置有刀架300，刀架300设置有相互连接的超磁致伸缩执行器240和车削刀具310，车床驱动控制电路100与超磁致伸缩执行器240连接，刀架300包括与第二直线进给轴平行的辅助轴，车削刀具310设置于辅助轴。

如图2所示，需要说明的是，本发明实施例的数控车床200包括第一直线进给轴、第二直线进给轴和旋转轴，具体地，第一直线进给轴、第二直线进给轴、旋转轴可以分别为Z轴、X轴和主轴(C轴)，其中Z轴和X轴是两个呈90度正交的直线进给轴，主轴为绕Z轴旋转的旋转轴，数控车床200在进行车削加工时，可以将待加工工件夹在主轴的卡盘上由变频电机带动旋转，刀架300可以由伺服电机拖着分别沿X轴和Z轴运动，从而加工出截面为圆形的回转体。

在本实施例中，为了满足非圆截面加工需求，刀架300设置有辅助轴(U轴)，辅助轴与第二直线进给轴(X轴)平行，可以理解的是，超磁致伸缩执行器240和车削刀具310设置在辅助轴上，车削刀具310用于对待加工工件进行加工，超磁致伸缩执行器240可以带动车削刀具310沿辅助轴运动，即同样可以在X轴方向上快速调节车削刀具310的位置，通过给车削刀具310配置不同规格的车刀刀尖，能够快速微调车刀刀尖的伸长距离，以实现待加工工件加工出椭圆等非圆截面。

如图4所示，基于上述提出的车床驱动控制电路100，本发明的第一方面的实施例提供一种车床驱动控制电路的控制方法，该控制方法可以由车床驱动控制电路100的微控制器110执行，车床驱动控制电路的控制方法包括但不限于步骤S110至步骤S140：

步骤S110：获取第一直线进给轴的第一位置信息；

需要说明的是，第一位置信息用于反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，能够表示刀架300在第一直线进给轴方向上的运动状态。

步骤S120：获取旋转轴的第二位置信息；

需要说明的是，第二位置信息用于反映旋转轴在运动过程中的进给量，能够表示待加工工件在旋转轴方向上的运动状态。

步骤S130：获取辅助轴的第三位置信息，其中，第三位置信息用于确定车削刀具的实时位置；

需要说明的是，第三位置信息表示辅助轴在运动过程中的进给量，由于车削刀具310设置在辅助轴上，在超磁致伸缩执行器240的驱动作用下，车削刀具310可以移动至不同的位置，因此，第三位置信息能够确定出车削刀具310的实时位置，具体可以由车削刀具310的初始位置推导得出，可以理解的是，第三位置信息与车削刀具310的实时位置具有预设的对应关系。

具体地，第三位置信息可以由微位移传感器260检测并转换成电压信号，再经放大电路180处理得到，微位移传感器260可以设置在车削刀具310上。

步骤S140：根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，以驱动车削刀具移动至目标位置。

可以理解的是，在加工非圆截面工件的过程中，需要第一直线进给轴、旋转轴和辅助轴具有严格的随动关系，即第一直线进给轴、旋转轴和辅助轴在运动过程中的进给量需要同步，使得刀架300、车削刀具310以及待加工工件的运动状态相匹配。

上述第一方面实施例提供的车床驱动控制电路的控制方法，通过获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具310的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器240的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310移动至目标位置，能够对车削刀具310的实时位置进行精准控制，保证车削刀具310定位的准确性，同时还能够实现刀架300、车削刀具310以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床200的加工效率。

需要说明的是，本发明实施例通过控制超磁致伸缩执行器240的工作状态，能够实现车削刀具310在辅助轴方向上的微调，通过给车削刀具310配置相应的车刀刀尖，可以实现加工出非圆截面的需求，同时可以保证多轴加工的同步性，适合进行非圆截面工件的车削加工，高效且灵敏度高。

需要说明的是，超磁致伸缩执行器240具有响应速度快、推力大、定位准确等优点，采用超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310，能够提高位置控制的精确度。

如图3所示，在一些实施例中，数控车床200还设置有数控操作单元220和开关量接口电路140，数控操作单元220通过开关量接口电路140连接至车床驱动控制电路100的微控制器110，数控操作单元220可以输出启动同步进给指令至微控制器110，以使微控制器110开始获取第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息。

在一些实施例中，车床驱动控制电路100还设置状态指示灯130，状态指示灯130与微控制器110连接，可以指示车床驱动控制电路100的电源情况、运行状态、故障状态等状态信息。

如图5所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，超磁致伸缩执行器240包括用于产生磁场的线圈和超磁致伸缩体，步骤S140中根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器的工作状态，包括但不限于步骤S210至步骤S230：

步骤S210：根据第一位置信息和第二位置信息确定辅助轴的预设位置信息；

步骤S220：根据第三位置信息和预设位置信息确定超磁致伸缩体的伸长长度；

步骤S230：根据伸长长度控制流过线圈的电流大小，以使超磁致伸缩体产生的位移达到伸长长度。

在本实施例中，预设位置信息为辅助轴的目标进给量，第一位置信息、第二位置信息和辅助轴的预设位置信息存在对应关系，可以根据第一位置信息和第二位置信息确定出预设位置信息，根据第三位置信息和预设位置信息可以确定超磁致伸缩体的伸长长度，具体可以根据第三位置信息和预设位置信息的差值确定出第一直线进给轴所需提供的进给量差值，从而对应得出超磁致伸缩体的伸长长度，超磁致伸缩执行器240可以通过控制流过线圈的电流大小调节超磁致伸缩体产生的位移，可以理解的是，伸长长度为超磁致伸缩体的目标位移，通过以伸长长度为目标控制流过线圈的电流大小，使得超磁致伸缩体产生的位移达到伸长长度，从而使得超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310产生相应的位移量，以实现车削刀具310移动至目标位置，有利于提高位移控制的精确度。

在获取第一位置信息和第二位置信息之后，可以在预设的位置表格内确定出预设位置信息，即可以根据第一直线进给轴和旋转轴的位置信息确定辅助轴的位置信息，预设位置信息可以由以下表达式表示：

U＝f(Z,C)；

其中，U代表辅助轴的预设位置信息，Z代表第一直线进给轴的第一位置信息，C代表旋转轴的第二位置信息。

如图6所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，超磁致伸缩执行器240还设置有用于检测磁场强度的霍尔传感器250，步骤S230中根据伸长长度控制流过线圈的电流大小，包括但不限于步骤S310至步骤S330：

步骤S310：获取来自霍尔传感器的实际磁场强度；

步骤S320：根据伸长长度确定对应的目标磁场强度；

步骤S330：根据实时磁场强度和目标磁场强度调整流过线圈的电流大小，以使实时磁场强度达到目标磁场强度。

在本实施例中，霍尔传感器250用于检测穿过超磁致伸缩体的磁场强度，由于超磁致伸缩体的伸长长度与目标磁场强度呈一一对应关系，因此可以根据伸长长度确定对应的目标磁场强度，通过获取来自霍尔传感器250的实际磁场强度，可以将实际磁场强度和目标磁场强度进行对比，通过不断调整流过线圈的电流大小，能够实现对穿过超磁致伸缩体的磁场强度进行调整，通过令实时磁场强度达到目标磁场强度，可以使得超磁致伸缩体产生的位移达到伸长长度，进而驱动车削刀具310移动至目标位置，控制逻辑简单高效。

需要说明的是，霍尔传感器250检测到的磁场信号能够转化为电信号，经信号调理电路170接到微控制器110。

如图3所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，车床驱动控制电路100还包括用于驱动超磁致伸缩执行器240的功率驱动电路160，步骤S330中调整流过线圈的电流大小，包括以下步骤：

控制输出至功率驱动电路的PWM驱动信号的脉冲宽度，以调整功率驱动电路输出至线圈的电流大小，其中，脉冲宽度的大小与电流大小成正比。

在本实施例中，车床驱动控制电路100还包括功率驱动电路160，功率驱动电路160用于驱动超磁致伸缩执行器240，由于功率驱动电路160输出至线圈的电流大小与PWM驱动信号的脉冲宽度成正比，通过不断调整PWM驱动信号的脉冲宽度大小，可以调整流过线圈的电流大小，从而对穿过超磁致伸缩体的磁场强度进行调整，保证车削刀具310定位的准确性。

需要说明的是，在确定出目标磁场强度之后，可以在预设的脉冲宽度表格内确定出对应的脉冲宽度，即可以根据目标磁场强度确定出脉冲宽度的大小，能够提高运算效率。

如图3所示，在一些实施例中，功率驱动电路160包括驱动模块161和碳化硅MOSFET(金氧半场效晶体管)开关模块162，微控制器110的PWM输出端与驱动模块161连接，驱动模块161用于控制碳化硅MOSFET开关模块162内的开关管的开关状态。

在一些实施例中，车床驱动控制电路100还包括整流稳压电路150，数控车床200还包括动力交流电源230，整流稳压电路150分别与动力交流电源230和碳化硅MOSFET开关模块162连接，动力交流电源230提供的交流电源经过整流稳压电路150处理后变成低压直流电，从而为碳化硅MOSFET开关模块162提供电源，同时，碳化硅MOSFET开关模块162在驱动模块161的控制下将直流电变成可控的输出电流，该输出电流作为可控恒流源驱动超磁致伸缩执行器240。

如图7所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，数控车床200还包括设置于第一直线进给轴的第一伺服电机和与第一伺服电机连接的第一编码器270，第一伺服电机包括传动丝杆，步骤S110中获取第一直线进给轴的第一位置信息，包括但不限于步骤S410至步骤S450：

步骤S410：获取来自第一编码器检测到的第一脉冲信号；

步骤S420：对第一脉冲信号进行倍频处理，得到第一计数值；

步骤S430：获取传动丝杆的丝杠螺距，丝杠螺距为传动丝杆每转一圈的螺母移动距离；

步骤S440：根据丝杠螺距确定单脉冲位移量，单脉冲位移量为每个脉冲的螺母移动距离；

步骤S450：根据第一计数值和单脉冲位移量计算得到第一直线进给轴当前的第一位置信息。

在本实施例中，数控车床200还包括第一伺服电机和第一编码器270，第一编码器270用于检测第一伺服电机在驱动过程中所产生的第一脉冲信号，通过对第一脉冲信号进行倍频处理后得到第一计数值，倍频处理后的数据更方便处理，通过获取传动丝杆的丝杠螺距，即获取传动丝杆每转一圈的螺母移动距离，可以根据第一计数值和丝杠螺距换算确定出单脉冲位移量，单脉冲位移量为每个脉冲的螺母移动距离，根据第一计数值和单脉冲位移量计算得到第一直线进给轴当前的第一位置信息，从而能够准确得到第一直线进给轴在运动过程中的进给量。

以下将用具体的实施例子作介绍：

在第一伺服电机的端部设置第一编码器270，第一编码器270的转轴与第一伺服电机连接，第一编码器270每圈可发出2500个双路正交脉冲，经第一倍频电路191进行四倍频处理后，每圈可得到10000个脉冲，第一伺服电机运行时，记录第一编码器270的标记脉冲，例如第一编码器270共发出A个双路正交脉冲，即第一脉冲信号，四倍频处理得到P个双路正交脉冲，即第一计数值(P)，第一计数值的单位为“脉冲”，丝杠螺距的单位为“毫米/圈”，表示传动丝杆每转一圈的螺母移动距离，通过结合第一计数值可以将丝杠螺距转化为单脉冲位移量(D)，单脉冲位移量的单位为“毫米/脉冲”，单脉冲位移量表示每个脉冲的螺母移动距离，通过将第一计数值和单脉冲位移量进行相乘得到第一位置信息，具体地，第一位置信息可以由以下公式表示：

Z＝P*D；

其中，Z为第一位置信息，Z为以毫米为单位的位置信息，P为第一计数值，D为单脉冲位移量。

需要说明的是，第一直线进给轴所在的轴线指的是第一伺服电机所在的轴线，主要通过第一伺服电机的驱动实现第一直线进给轴的进给量调节。

如图8所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，数控车床200还包括设置于旋转轴的变频电机和与变频电机连接的第二编码器280，步骤S120中获取旋转轴的第二位置信息，包括但不限于步骤S510至步骤S530：

步骤S510：获取来自第二编码器检测到的第二脉冲信号；

步骤S520：对第二脉冲信号进行倍频处理，得到第二计数值；

步骤S530：根据第二计数值确定第二位置信息，第二位置信息用于反映旋转轴当前的角度位置。

在本实施例中，数控车床200还包括变频电机和第二编码器280，第二编码器280用于检测变频电机在驱动过程中所产生的第二脉冲信号，通过对第二脉冲信号进行倍频处理后得到第二计数值，倍频处理后的数据更方便处理，第二计数值与旋转轴当前的角度位置存在对应关系，根据第二计数值可以快速确定旋转轴当前的第二位置信息，从而能够准确得到旋转轴在运动过程中的进给量。

具体地，在变频电机的端部设置有第二编码器280，第二编码器280的转轴与变频电机连接，第二编码器280每圈可发出2500个双路正交脉冲，经第二倍频电路192进行四倍频处理后，每圈可得到10000个脉冲，在一个圆周上可划分为10000个等分位置，变频电机运行时，记录第二编码器280的标记脉冲，例如第二编码器280共发出B个双路正交脉冲，即第二脉冲信号，四倍频处理得到C个双路正交脉冲，即第二计数值，根据第二计数值确定在圆周上所占的角度范围，从而得到旋转轴当前的角度位置。

需要说明的是，旋转轴所在的轴线指的是变频电机所在的轴线，主要通过变频电机的驱动实现旋转轴的进给量调节。

如图9所示，在上述车床驱动控制电路的控制方法中，还包括但不限于步骤S610和步骤S620：

步骤S610：获取多个轮廓点位数据；

步骤S620：在多个轮廓点位数据中确定预设位置信息。

在本实施例中，轮廓点位数据指的是预先编程好的辅助轴的预设位置信息，每个预设位置信息均对应待加工工件不同的轮廓设计，即可以有不同的非圆截面形状，通过在多个轮廓点位数据中确定其中一个作为预设位置信息，可以结合实际需求进行非圆截面工件的车削加工，同时通过直接获取轮廓点位数据，能够减轻运算工作量，提高响应速度。

如图3所示，在一些实施例中，车床驱动控制电路100还包括USB接口电路120，数控车床200还包括编程计算机210，USB接口电路120分别与编程计算机210和微控制器110连接，通过编程计算机210可以下装轮廓点位数据，即设定预设位置信息，大大减轻微控制器110的运算工作量。

在上述车床驱动控制电路的控制方法中，轮廓点位数据可以由逐点仿形数据下装、散点数据曲线拟合、椭圆参数设定、偏心圆参数设定等多种编程方式得到，能够在不同的应用场合下兼顾精度和效率。具体地，逐点仿形数据下装适用于截面曲线复杂或用常规公式无法表达的情形；散点数据曲线拟合适用于受仿真条件所限，仅能提供有限的轮廓点的情形；椭圆参数设定和偏心圆参数设定适用于大多数应用场景。

如图3所示，本发明的第二方面实施例提供一种车床驱动控制电路100，包括微控制器110，微控制器110用于执行如上第一方面实施例的控制方法，微控制器110与超磁致伸缩执行器240连接。

上述第二方面实施例提供的车床驱动控制电路100，通过设置微控制器110，微控制器110获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具310的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器240的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310移动至目标位置，能够对车削刀具310的实时位置进行精准控制，保证车削刀具310定位的准确性，同时还能够实现刀架300、车削刀具310以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床200的加工效率。

需要说明的是，本发明实施例的车床驱动控制电路100的内部结构可以参照上述第一方面实施例中与车床驱动控制电路100的结构对应的实施例，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的车床驱动控制电路100的结构并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在一些实施例中，微控制器110采用STM32F103芯片，内置USB、定时器、AD转换器和PWM控制逻辑电路等结构，此外，微控制器110设置有多个外设接口，可以将多个电路集成在一起，满足多功能需求，同时可以有效减小车床驱动控制电路100的体积。

本发明实施例的车床驱动控制电路100具有结构紧凑、功能灵活、使用方便等优点，可作为刀架300的驱动附件，适配普通的数控车床200，便于车床改造，同时可以降低添置专用设备的成本，有利于提高加工设备的利用率。

如图1至图3所示，本发明的第三方面实施例提供一种数控车床200，包括有如上第二方面实施例的车床驱动控制电路100、刀架300和设置于刀架300的超磁致伸缩执行器240，刀架300还设置有与超磁致伸缩执行器240连接的车削刀具310。

上述第三方面实施例提供的数控车床200，通过设置车床驱动控制电路100，车床驱动控制电路100获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具310的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器240的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310移动至目标位置，能够对车削刀具310的实时位置进行精准控制，保证车削刀具310定位的准确性，同时还能够实现刀架300、车削刀具310以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床200的加工效率。

本发明的第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令可以用于使计算机执行如上第一方面实施例的控制方法，例如，执行以上描述的图4中的方法步骤S110至S140、图5中的方法步骤S210至S230、图6中的方法步骤S310至S330、图7中的方法步骤S410至S450、图8中的方法步骤S510至S530、以及图9中的方法步骤S610和S620。通过获取第一直线进给轴的第一位置信息，可以反映第一直线进给轴在运动过程中的进给量，通过获取旋转轴的第二位置信息，可以反映旋转轴在运动过程中的进给量，通过获取辅助轴的第三位置信息，可以表示辅助轴在运动过程中的进给量，能够确定车削刀具310的实时位置，根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息控制超磁致伸缩执行器240的工作状态，能够使得辅助轴在运动过程中的进给量分别与第一直线进给轴和旋转轴的进给量同步，从而使得超磁致伸缩执行器240驱动车削刀具310移动至目标位置，能够对车削刀具310的实时位置进行精准控制，保证车削刀具310定位的准确性，同时还能够实现刀架300、车削刀具310以及待加工工件运动的同步，有效提高车削加工精度，大大提高数控车床200的加工效率。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质或非暂时性介质和通信介质或暂时性介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘DVD或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种车床驱动控制电路的控制方法，其特征在于，所述车床驱动控制电路设置于数控车床，所述数控车床还设置有刀架，所述数控车床包括相互垂直的第一直线进给轴、第二直线进给轴以及绕所述第一直线进给轴旋转的旋转轴，所述刀架设置有相互连接的超磁致伸缩执行器和车削刀具，所述车床驱动控制电路与超磁致伸缩执行器连接，所述刀架包括与所述第二直线进给轴平行的辅助轴，所述车削刀具设置于所述辅助轴，所述控制方法包括：

获取所述第一直线进给轴的第一位置信息；

获取所述旋转轴的第二位置信息；

获取所述辅助轴的第三位置信息，其中，所述第三位置信息用于确定所述车削刀具的实时位置；

根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息控制所述超磁致伸缩执行器的工作状态，以驱动所述车削刀具移动至目标位置。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述超磁致伸缩执行器包括用于产生磁场的线圈和超磁致伸缩体，所述根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息控制所述超磁致伸缩执行器的工作状态，包括：

根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定所述辅助轴的预设位置信息；

根据所述第三位置信息和所述预设位置信息确定所述超磁致伸缩体的伸长长度；

根据所述伸长长度控制流过所述线圈的电流大小，以使所述超磁致伸缩体产生的位移达到所述伸长长度。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述超磁致伸缩执行器还设置有用于检测磁场强度的霍尔传感器，所述根据所述伸长长度控制流过所述线圈的电流大小，包括：

获取来自所述霍尔传感器的实际磁场强度；

根据所述伸长长度确定对应的目标磁场强度；

根据所述实时磁场强度和所述目标磁场强度调整流过所述线圈的电流大小，以使所述实时磁场强度达到所述目标磁场强度。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述车床驱动控制电路还包括用于驱动所述超磁致伸缩执行器的功率驱动电路，所述调整流过所述线圈的电流大小，包括：

控制输出至所述功率驱动电路的PWM驱动信号的脉冲宽度，以调整所述功率驱动电路输出至所述线圈的电流大小，其中，所述脉冲宽度的大小与所述电流大小成正比。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数控车床还包括设置于所述第一直线进给轴的第一伺服电机和与所述第一伺服电机连接的第一编码器，所述第一伺服电机包括传动丝杆，所述获取所述第一直线进给轴的第一位置信息，包括：

获取来自所述第一编码器检测到的第一脉冲信号；

对所述第一脉冲信号进行倍频处理，得到第一计数值；

获取所述传动丝杆的丝杠螺距，所述丝杠螺距为传动丝杆每转一圈的螺母移动距离；

根据所述丝杠螺距确定单脉冲位移量，所述单脉冲位移量为每个脉冲的螺母移动距离；

根据所述第一计数值和所述单脉冲位移量计算得到所述第一直线进给轴当前的第一位置信息。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数控车床还包括设置于所述旋转轴的变频电机和与所述变频电机连接的第二编码器，所述获取所述旋转轴的第二位置信息，包括：

获取来自所述第二编码器检测到的第二脉冲信号；

对所述第二脉冲信号进行倍频处理，得到第二计数值；

根据所述第二计数值确定第二位置信息，所述第二位置信息用于反映所述旋转轴当前的角度位置。

7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取多个轮廓点位数据；

在多个所述轮廓点位数据中确定所述预设位置信息。

8.一种车床驱动控制电路，其特征在于，包括微控制器，所述微控制器用于执行如权利要求1至7任一项所述的控制方法，所述微控制器与超磁致伸缩执行器连接。

9.一种数控车床，其特征在于，包括有如权利要求8所述的车床驱动控制电路、刀架和设置于所述刀架的超磁致伸缩执行器，所述刀架还设置有与所述超磁致伸缩执行器连接的车削刀具。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的控制方法。

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