一種高效高精度pcb數(shù)控鉆孔加工控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及PCB數(shù)控鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高效高精度PCB數(shù)控鉆孔加工 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PCB是Printed Circuit Board的簡(jiǎn)稱(chēng)，稱(chēng)為印刷電路板，它是盛裝電子元器件的 底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)元器件之間的相互連接。在PCB制造過(guò)程中鉆孔是一道非常重要的工序，鉆孔的 精度和加工質(zhì)量對(duì)電路板產(chǎn)生重要影響。目前PCB鉆孔的方法主要采用機(jī)械鉆孔的方法， PCB數(shù)控鉆孔機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)鉆孔精度和效率產(chǎn)生重要影響。
[0003] 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，PCB結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越小，PCB鉆孔直徑達(dá)到0. 1mm，同時(shí) 對(duì)加工精度和加工速度提出更高要求，由于PCB的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了 PCB數(shù)控鉆孔加工具有 運(yùn)動(dòng)行程短、機(jī)床啟動(dòng)頻繁高、加工速度快、加工精度高等特點(diǎn)，運(yùn)些特點(diǎn)決定了滾珠絲杠 在鉆孔過(guò)程中磨損加劇，因此滾珠絲杠加伺服交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式已不能滿足PCB數(shù)控鉆 孔高速高精度加工的要求。PCB數(shù)控鉆孔過(guò)程中，Z軸的運(yùn)動(dòng)行程一般是固定的一個(gè)或幾個(gè) 值，XY平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離與鉆孔的孔間距有關(guān)，但是目前的控制系統(tǒng)中每次X、Y、Z軸數(shù)據(jù) 都由上位機(jī)向控制器傳遞一次，控制系統(tǒng)每次都對(duì)X、Y、Z軸數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，由于Z軸數(shù) 據(jù)存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理占用大量時(shí)間，從而影響加工效率?？刂?系統(tǒng)的速度規(guī)劃方法對(duì)PCB鉆孔加工精度和效率產(chǎn)生影響，目前常用的方法有：直線加減 速和S曲線加減速方法。直線加減速由于加減速過(guò)程中存在加速度階躍，高速運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)機(jī) 床產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工質(zhì)量，也會(huì)造成刀具斷刀；S曲線加減速由于存在柔性沖擊，如 果沖擊過(guò)大，影響加工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足，提供一種高效高精度PCB數(shù)控鉆孔加工控制 方法，提高PCB數(shù)控鉆孔的加工精度和加工效率。
[0005] 本發(fā)明提供：一種高效高精度PCB數(shù)控鉆孔加工控制方法，包括W下步驟：
[000引1)設(shè)置PCB鉆孔相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)任務(wù)需求設(shè)置單Z軸或多Z軸工作模式，若多Z 軸工作模式，設(shè)置Z軸同時(shí)工作的個(gè)數(shù)；
[0007] 2)在加工前，將Z軸的常用控制模式及加工序列通過(guò)串口預(yù)先裝載到Z軸控制 器中，該加工序列為一個(gè)完整鉆孔任務(wù)中Z軸的任務(wù)數(shù)及運(yùn)動(dòng)信息，其中包括Z軸各個(gè)任 務(wù)序列的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括Z軸的運(yùn)動(dòng)距離、速度參數(shù)、加速度參數(shù)W及加加速度參 數(shù)，所有Z軸控制器只需傳遞一次加工數(shù)據(jù)，所有Z軸按照所接收到的加工序列完成加工動(dòng) 作；
[0008] 3)對(duì)Z軸的加工序列進(jìn)行速度規(guī)劃，包括Z軸向下運(yùn)動(dòng)的速度規(guī)劃和Z軸向上運(yùn) 動(dòng)的速度規(guī)劃，Z軸向下運(yùn)動(dòng)的速度規(guī)劃采用分?jǐn)?shù)階加減速控制方法，Z軸向上運(yùn)動(dòng)的速度 規(guī)劃采用S曲線加減速控制方法，將Z軸向上運(yùn)動(dòng)和向下運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃得到的數(shù)據(jù)信息分 別W鏈表形式保存在Z軸控制器的存儲(chǔ)器中，為z軸位置控制時(shí)進(jìn)行調(diào)用；
[0009] 4)上位機(jī)與XY軸控制器數(shù)據(jù)交互，W雙緩沖存儲(chǔ)區(qū)模式進(jìn)行XY軸加工數(shù)據(jù)和Z 軸加工指令傳遞；
[0010] WXY軸運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃：采用上述S曲線加減速控制方法，對(duì)XY軸的獨(dú)立軸運(yùn)動(dòng)、 XY軸聯(lián)動(dòng)直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行速度規(guī)劃；
[001。 6) XY軸與Z軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制；
[0012] 7)Z軸按照3)中鏈表存儲(chǔ)的Z軸向上運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)數(shù)據(jù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)毒邫z測(cè)傳感 器感應(yīng)到刀具離開(kāi)PCB表面時(shí)，Z軸控制器通過(guò)硬線信號(hào)通知XY軸控制器，XY軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)， Z軸與XY軸進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)；
[0013] 8)重復(fù)4)至7)的步驟，完成PCB所有孔的鉆孔加工。
[0014] 2)中，對(duì)Z軸加工序列的代碼進(jìn)行詞法、語(yǔ)法W及語(yǔ)義檢查和分析，檢查加工序列 是否存在詞法、語(yǔ)法和語(yǔ)義錯(cuò)誤，若存在錯(cuò)誤，提示相關(guān)的信息錯(cuò)誤，并指導(dǎo)用戶(hù)對(duì)加工序 列進(jìn)行修改，否則，對(duì)加工序列進(jìn)行翻譯，將數(shù)據(jù)保存在結(jié)構(gòu)體中。
[0015] 4)中，對(duì)PCB數(shù)控鉆孔加工文件進(jìn)行詞法、語(yǔ)法W及語(yǔ)義分析，檢查鉆孔加工代碼 是否存在錯(cuò)誤，若出現(xiàn)錯(cuò)誤，提示相關(guān)的信息錯(cuò)誤，并指導(dǎo)用戶(hù)對(duì)鉆孔加工代碼進(jìn)行修改， 否則，對(duì)鉆孔加工文件進(jìn)行翻譯操作，提取XY軸的位置信息和加工工藝參數(shù)W及Z軸的運(yùn) 動(dòng)的加工指令。
[0016] 6)中，Z軸從當(dāng)前位置到達(dá)鉆孔加工位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,，當(dāng)XY軸進(jìn)行位置控制 時(shí)，判斷當(dāng)前位置到達(dá)終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間為tf，當(dāng)tf= t J寸，XY軸控制器通過(guò)硬線信 號(hào)通知Z軸控制器，Z軸按照3)中鏈表存儲(chǔ)的Z軸向下運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)數(shù)據(jù)向下運(yùn)動(dòng)。
[0017] 分?jǐn)?shù)階加減速控制方法包括11個(gè)階段，即[t。，tj為第1階段，[ti，tj為第2階 段，[t2, t3]為第3階段，[t3, tj為第4階段，[t" ts]為第5階段，[ts，tj為第6階段， [te，為第7階段，扣，ts]為第8階段，山，為第9階段，山，tj為第10階段，扣。， tj為第11階段，其中te= 0,在第1階段、第2階段、第4階段、第5階段、第7階段、第8 階段、第10階段和第11階段速度規(guī)劃時(shí)間均相等，滿足Ti= T 2= T 4= T 5= T 7= T 8= T 1。 =Tii= T f，在第3階段和第9階段速度規(guī)劃時(shí)間相等，滿足Ts= T 9。
[0018]確定各個(gè)階段的位移、速度、加速度和加加速度，第1階段的位移s(t)、速度v(t)、 加速度a (t)和加加速度j (t)分別為：
[0019]
;
[0020] 第2階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0021]
[0022] 第3階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0023]
[0024] 第4階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[00 巧]
[0026] 第5階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0027]
[0028] 第6階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0029]
[0030] 第7階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0031]
[0032] 第8階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0033]
[0034] 第9階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0035]
[0036] 第10階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j(t)分別為：
[0037]
!：
[0038] 第11階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0039]
[0040] 式中，Jm為控制系統(tǒng)的最大加加速度，Am為控制系統(tǒng)的最大加速度，Vm為控制 系統(tǒng)的最大速度，

[0041] 步驟3)和步驟5)所述的S曲線加減速方法包括7個(gè)階段，即[t。，ti]為第1階 段，[ti，t2]為第2階段，[t2, 為第3階段，[t3, tj為第4階段，[t" ts]為第5階段， [ts'te]為第6階段，[te't,]為第7階段，其中t〇= 0,在第1階段、第3階段、第5階段、第 7階段速度規(guī)劃時(shí)間均相等，滿足Ti= T 3= T T 7= 1\，在第2階段和第6階段速度規(guī)劃 時(shí)間相等，滿足Tz= Te。
[0042] 根據(jù)運(yùn)動(dòng)距離，確定各個(gè)階段的位移、速度、加速度和加加速度，第1階段的位移 S(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0043]
;
[0044] 第2階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0045]
[0046] 第3階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0047]
[0048] 第4階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0049]
[0050] 第5階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0051]
[0052] 第6階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[0053]
[0054] 第7階段的位移s(t)、速度v(t)、加速度a(t)和加加速度j (t)分別為：
[00 巧]
[0056] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0057] (1)在加工前，將Z軸的常用控制模式及加工序列通過(guò)串口預(yù)先裝載到Z軸控制器 中，通過(guò)一次速度規(guī)劃，得到的數(shù)據(jù)滿足所有孔加工時(shí)Z軸運(yùn)動(dòng)要求，極