一種新型數(shù)控鉆床產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)

摘要：通常的普通鉆床鉆孔的精度和效率受工人的熟練和疲勞程度等人力因素影響較大，要想達(dá)到高精度和高效率就十分不容易。基于此問(wèn)題，開發(fā)了新型數(shù)控鉆床，它可以按照輸入的進(jìn)刀曲線連續(xù)工作，始終保持高精度和高效率。本作品通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷電路板的精確定位和自動(dòng)鉆孔，例如對(duì)電視機(jī)的主控制板進(jìn)行鉆孔。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)；C語(yǔ)言編程；步進(jìn)電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 06-0183-01

一、現(xiàn)狀背景

單片機(jī)無(wú)疑是現(xiàn)代電子技術(shù)中一顆璀璨的明星，它不斷地更新著人類的生產(chǎn)、生活方式。成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要元素。單片機(jī)以革命性的姿態(tài)應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)，同時(shí)又廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)電一體化以及儀器儀表行業(yè)等領(lǐng)域。單片機(jī)重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)有已經(jīng)從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。此數(shù)控鉆床就是從這一點(diǎn)考慮出發(fā)而制作的。在平時(shí)的電路板制作過(guò)程中，都要對(duì)做好的電路板進(jìn)行鉆孔，而由于人為因素影響較大，在鉆孔時(shí)不能保證鉆孔質(zhì)量。基于此問(wèn)題我們制作了數(shù)控鉆床，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

通常的普通鉆床鉆孔的精度和效率受工人的熟練和疲勞程度等人力因素影響較大，要想達(dá)到高精度和高效率就十分不容易。因此針對(duì)此問(wèn)題，研究了新型數(shù)控鉆床，它可以按照輸入的進(jìn)刀曲線連續(xù)工作，始終保持高精度和高效率。

二、功能介紹

1.人性化的操作界面：鉆床僅僅只有五個(gè)按鍵，操作簡(jiǎn)單，一目了然，非常方便。

2.采用AT89C52單片機(jī)技術(shù)，充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)，很好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)字自動(dòng)化的控制、精確計(jì)算坐標(biāo)、高速采集信號(hào)以及與PC機(jī)通信等多種功能。

3.此數(shù)控鉆床可以和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)鉆床接收到來(lái)自計(jì)算機(jī)制版的命令后，通過(guò)單片機(jī)相應(yīng)的處理，自動(dòng)找到個(gè)各點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)行鉆孔；大大的提高了精度和效率。

4.此鉆床外加了一片存儲(chǔ)器（AT28C64），可以進(jìn)行程序的存儲(chǔ)。如：在其中存儲(chǔ)了“歡迎光臨”四個(gè)字的程序，只要按下“確定”鍵，數(shù)控鉆床就開始演示。

5.在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式上，采用串行輸入并行輸出的方法，大大節(jié)約了單片機(jī)I/O口的使用。運(yùn)用兩片595控制三個(gè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。

6.在絲杠的盡頭，我們加了三個(gè)SHARP的紅外線探頭，用以防止電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)限定范圍。

三、系統(tǒng)硬件介紹

數(shù)控鉆床以單片機(jī)（SST89C58）技術(shù)為核心，采用AT89C52單片機(jī)技術(shù)，充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)，很好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)字自動(dòng)化的控制、精確計(jì)算坐標(biāo)、高速采集信號(hào)以及與PC機(jī)通信等多種功能。

（一）驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)部分用了3塊STA401A，能夠很好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在電機(jī)的控制方面，用了2片595來(lái)進(jìn)行控制，由于595時(shí)傳入并出，所以占用很少的I/O口，對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的方便。

（二）主控制電路

主控制電路的核心由單片機(jī)（AT89C52）構(gòu)成。使用高性能單片機(jī)（AT89C52）實(shí)現(xiàn)對(duì)外部控制信號(hào)采樣、處理，經(jīng)過(guò)自身所編程序的計(jì)算和對(duì)誤差的彌補(bǔ)計(jì)算來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)角度等功能。從而使鉆頭到達(dá)指定位置。

（三）串口電路

串口電路主要用于單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。MAX202用于單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，其只要是轉(zhuǎn)換高底電平，由于計(jì)算機(jī)默認(rèn)的高電平為15V，而單片機(jī)的高電平為5V，它們之間是無(wú)法直接進(jìn)行通信的，所以要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。主要應(yīng)用于在與計(jì)算機(jī)通信進(jìn)行大量鉆孔，例如：對(duì)印刷電路板的鉆孔。

（四）穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路主要是為單片機(jī)和電機(jī)以及電鉆提供穩(wěn)定的電壓。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)程序采用C語(yǔ)音編寫，主要程序片段如下：

void volatile main(void) //主函數(shù)

{

unsigned int k；

init_serialcomm()； //初始化串口

P1=0xc7；P3=P30xff； //x、y、z、軸步進(jìn)電機(jī)不受電，鉆孔電機(jī)不受電

send_string_com(welcome)；

push_key()； //手動(dòng)

while(!read_flag)；//等待接收標(biāo)志置位

read_flag=0；//取數(shù)標(biāo)志清0

addr_z_new=160；//z軸抬高

drill(addr_z_new-addr_z_old，150)；//鉆孔程序，參數(shù)：行程坐標(biāo)，延時(shí)時(shí)間

addr_z_old=addr_z_new；

send_char_com(''\'')；

for(k=0；inbuf1[k]!=''%''；k++)；//找到軌跡程序開始點(diǎn)標(biāo)志''%''

k+=3；//避開這三個(gè)字符''%''，''0x0d''，''0x0a''

while(1)//程序結(jié)束以后的等待

{

switch(inbuf1[k])

{

}

五、基本工作流程

數(shù)控鉆床基本工作流程：

1.開機(jī)。

2.系統(tǒng)初始化。

3.將鉆頭對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)的原點(diǎn)。

4.調(diào)整好鉆頭高度。

5.等待計(jì)算機(jī)發(fā)送鉆孔指令及數(shù)據(jù)。

6.開始鉆孔。

六、結(jié)束

此數(shù)控鉆床運(yùn)行穩(wěn)定，可以單獨(dú)使用。設(shè)計(jì)應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)了精確與高速鉆孔的功能，具有一定技術(shù)水平。此數(shù)控鉆床市場(chǎng)前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010

[2]崔學(xué)紅，梁寶英.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010

[3]李廣弟，朱月秀，冷祖祁.北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2007

數(shù)控車削零件加工工藝設(shè)