PCB数控钻铣床的开发及应用
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数控钻铣床的开
发及
应用
刘广超姜家吉周学才
!∀
摘要
介绍
了一种新型的
「
「
数
控钻铣
床分析
了其系统架构和重要
软件功能的
实现
最后
探讨
了影响加工
精度的
诸多因素
关键词
运动
控制数
控机床印刷
线路板钻铣
床
一引言
当今世界人们感受最深
的变化是电子工业突飞猛进的发展它
已经
改变
了人们传统的生活方式思维方式
和工
作方式日
行业是电子工业的基础电子工业的飞速发展促进
了尸行业的欣欣向荣资
料显
示中
国尸行业经过近
半个世纪的努力
奋斗现在已经成为中国电子
信息产业
中不可
缺少的重要基础和保
障产
值
已居全世界第
二
位
年中国
的总产值已达到
亿美元
进出
口总
额为
亿美元
并以
左右
的
速度递
增按这
个趋
势中国的
业
在世纪是朝
阳工业
是充满
希望的产业
有专家预测
不久中
国将会成为世界印制电路版的中心
随着新技
术的出现和工艺的改
进
制造业传统的生产模式已经不能胜任新技
术发展
的要
求自动插装
自动
焊接及自动贴装技术的出现对
板提出
了通常在
微
米左右的定
位精度要求此种场合采用人工手
段
无法胜任模具
生产也不能满足要求必须采用高
精度数控钻铣床来实现
本文
介绍一
种新型的
数控钻铣
床分析其系
统架构和重要
软件功能的
实现
探讨影响加工精
度的诸多
因素
二系统架
构
,机
械结构图
以图示的四头铣边成形
机为
例采用热温度膨胀
系数
极低且
防震性能好的大理石
作为工
作台面用一
个
轴电
机带两个平衡气缸实现横梁的上下动作
此处钻机和铣机有所
区别钻
机应采用四个独立的电
机轴加导轨丝
杠以提
高响应
速度
增加工
作效率另
外
为了保证
精度横梁和平台均采用光栅尺作为反
馈单元
数
控系统硬
件架构图
系统硬件结构示意图
入
认
心
接口
板
伺服单元
及
电机机整
个数
控系
统采用双
的并行结
构其中非
实时的检测监
控任
务
由
来完成而与运动有关的实时处
理分
由带尸
芯片的运动控制卡来完成另
外主轴由变频器来
控制
软件工作机理
由图
可以看出数控程序分为
上
位和下
位两
部分其中上位程序
首先
完成加工文件的
解释
并形成加工指
令数据然后在加
工开始后开辟
了三
个线
图
系统
硬件结构图
以加工
文件
…程
数据发送线程与
主控线程协调
进行当发送
数据线程
给户卡传送
了一定的数据指令后由主控线程下达运
动开始指令并在
适当的时候执行
换刀程
序
检测线程在
尸
的空闲时段运行监测诊断系统
状况并即时将
系统
状态显
示
在操
作界面上
图
系统硬件结构图三重要功
能实现
加工数据结构的形成及刀补算法
本系
统主要支
持
格式的文件
下边列出与
实际的钻铣动作有关的指
令
钻孔
直线方式
顺时
针旋转方
式
逆时针
旋转方式
丫
顺时针
圆形行进钻出孔 丫
逆时
针圆形行进钻出孔
双
列直插封装方式钻孔
八角型封装方式钻孔
钻出槽
为
了将加工文件中
的数据信息尽可能
多的存到合适的数据结构里特定义如
下
点
线
!∀
弧
!∀
!
’俘订
这
样’俘汀
这
个结
构就可以用来保存点线
圆弧的各种信息
加工
像
这
样的整圆加工
指令则可以
拆成两
个半圆弧
和
入结构中从而方便的进行相应的
则
拆成许多孔来
填
至于
刀补主要是对直
线和圆弧
的补
偿如下
图所示根
据指
令,
和轨迹
的走向来决
定是左补
偿还是右
补偿直线
的补偿原则相对
简
单只需作平移即可圆弧则需在保持圆
心角的
前提下将
半径增加或减小
刀径值当圆弧直
线之
间发生相互关系的时
候需要按
照一定的原则
作圆弧半径
刀具半径味布
图
刀补示意图
延拓
两线型相交时应保
持刀补后的
线型仍然相交这
样在刀补后没
有相交的线就要作适当
延拓延拓后原来
弧的圆
心角可能会
有一
定变化而交点不是
在端点时则要相应的将
多出
的部分去除
运动控制卡的
选择及其与的通讯
由于钻铁床的
快速钻孔对定
位要
求较
高所以对所选板
卡的
控制
算法要
求也较
高比较
市面上流
行的几款
卡选定
卡作为运动控制
卡其控制模型如下图
所示
鳅‘
忿‘
卜飞
以’
‘
,
卜十
共
一么与卜今阶式滤波器
速度环
位
置环
图
的控制算法如图
所
示数字
阶式滤波器是一
个防谐振
带
阻
滤波器用于抵
消共振的影响
速度前馈的
作用是减小微分
增益或者测速发电
机环路
阻尼所引
华起的跟
踪误差加速
度前馈来补偿
惯性所带来的跟
踪误差由于尸
卡有着
成熟的工业应用经验
其
控制
算法较为成
熟可以大
幅度提高位置控制
精
度以及定
位的速度经测定在这
个用尸
卡搭
建的
系统中如果
各参数调
节适当可以达到每