Сверлильный станок оригинальной конструкции с ЧПУ (статья 5)

Разработка программы автоматического управления процессом сверления отверстий на сверлильном станке оригинальной конструкции с числовым программным управлением.

Цель работы: разработка специализированного программного обеспечения для использования в самодельном станке оригинальной конструкции.

При изготовлении печатных плат в условиях любительской или учебной лаборатории имеется проблема быстрого сверления отверстии под ножки деталей, по рисунку предварительно спроектированной монтажной схемы. Проблема заключается в большой частоте и малом диаметре отверстий (допустим под микросхему), что делает неудобным и опасным (имеется вероятность скола сверла) проводить процесс сверления вручную.

В процессе работы, используя теоретический метод исследования, были рассмотрены  устройства, предлагаемые другими авторами для решения данной проблемы. Такими устройствами являются всевозможные станки с числовым программным управлением, которые высверливают отверстия на заготовке по предварительно внесенному в программу управления рисунку. После изучения основных отличительные особенностей данных устройств, были выявлены  их плюсы и минусы. Данные станки работают под управлением различных программ и имеют довольно-таки разное строение, но все же имеется одна черта, которая объединяет все предлагаемые конструкции. Этой чертой является использование в станках шаговых двигателей. Это понижает плавность работы станка, так как шаговые двигатели работают рывками. Так же применение шаговых двигателей увеличивает  стоимость станка, так как стоимость мощных шаговых двигателей начинается от 1500 рублей, а применять их нужно три штуки, либо, при условии применения двигателей меньшей мощности ставить их по два на каждую ось перемещения.  Но замена шаговых двигателей на электродвигатели постоянного тока потребовало изменения драйверов управления. Электронная часть станка была изменена практически полностью. Что потребовало разработки другого программного обеспечения для управления станком.

Используя практический метод исследования, я разработал программу для автоматического перемещения сверлильного инструмента. Программа была написана в среде Delphi с использованием драйвера LPT порта lptwdmio.sys. При запуске программы открывается окно настроек (показано на рисунке).

В этом окне можно установить следующие параметры:

-скорость движения кареток по осям продольного и поперечного перемещения инструмента в горизонтальной плоскости и по оси подъема и опускания инструмента в вертикальной плоскости
-размер рабочей координатной плоскости
-масштаб координатной плоскости
-глубину сверления

После того как настройки установлены нажимается кнопка «Начать работу» и на экране появляется окно с размеченной координатной плоскостью (показано на рисунке).

В этом окне размечаются точки (отверстия), которые должны быть высверлены на заготовке. После того как на виртуальную координатную плоскость нанесены точки, нажимается кнопка «Высверлить» и станок начинает свою работу, высверливая отверстия уже на реальной координатной плоскости (на заготовке). В программе также присутствуют опция сохранения файла с  размеченной виртуальной плоскостью и последующей загрузкой этого файла. Эта опция может быть применена при необходимости изготовления нескольких одинаковых плат. Также в программе (в меню) присутствует опция остановки процесса сверления, которая может быть применена, если в процессе произошел какой-либо сбой.

Используя экспериментальный метод исследования, работа программы была проверена на малогабаритном сверлильном станке, собранном в лаборатории объединения «Радиотехник».  Станок под управлением данной программы использовался в лаборатории объединения «Радиотехник» для изготовления печатных плат для выполнения плановых практических работ, таких как: усилитель постоянного тока, генератор звуковой частоты, мультивибратор и другие.

Автор: Морозов Никита, 11 класс (СОШ №8 города Костромы)
Руководитель: Шестаков Александр Александрович, педагог дополнительного образования ЦДТ «Содружество», педагог-новатор Российской научно-социальной программы «Шаг в будущее»

Центр детского творчества города Костромы «Содружество»
Объединение «Радиотехник»