數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多,，有車床,、銑床、鏜床,、鉆床,、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等[1-3],。此外,，還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心,、車削中心等,。

    本文設(shè)計(jì)的基于AVR單片機(jī)的飼料環(huán)模機(jī)械加工鉆床的自動(dòng)控制系統(tǒng)就是為飼料環(huán)模機(jī)械加工而設(shè)計(jì)的高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備[4-6]。該產(chǎn)品能夠提高飼料環(huán)模機(jī)械的加工效率,、降低生產(chǎn)成本,，同時(shí)也能提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的生產(chǎn)效率，提高農(nóng)產(chǎn)品的科技含量,，增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,，提高農(nóng)民的收入。
1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理
    該產(chǎn)品主要由主控制器系統(tǒng),、鍵盤/顯示控制系統(tǒng),、氣動(dòng)開關(guān)（電磁閥）控制系統(tǒng)、位置傳感器系統(tǒng),、報(bào)警單元,、時(shí)間繼電器系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)六部分組成[7-9]。其中：主控制器為ATmega128單片機(jī),，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,；鍵盤/顯示控制系統(tǒng)由3×8矩陣鍵盤和16位LED共陽數(shù)碼管組成；報(bào)警單元用來提示工作中的異常情況,；步進(jìn)電機(jī)由三相步進(jìn)電機(jī)和五相步進(jìn)電機(jī)組成,，其中三相步進(jìn)電機(jī)用來控制前行和后行，五相步進(jìn)電機(jī)用來控制左行和右行,；氣動(dòng)開關(guān)（電磁閥）控制系統(tǒng)用來控制鉆頭的抬起和下壓,；時(shí)間繼電器系統(tǒng)用來控制鉆孔時(shí)間；位置傳感器系統(tǒng)用來控制孔是否打通,。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分
    三相步進(jìn)電機(jī)和五相步進(jìn)電機(jī)的控制電路如圖1所示,。

能夠均勻地分布在加工坯件一周，則不做修正,。
2.4 驅(qū)動(dòng)板
      單片機(jī)的輸出控制信號(hào)需經(jīng)驅(qū)動(dòng)板放大后才能驅(qū)動(dòng)液壓閥工作,。
2.4.1 供電電源
      使用電壓:控制器使用電壓為交流220 V，鉆床使用電壓為交流380 V,。
2.4.2 電源轉(zhuǎn)換電路
      采用IN4007橋式整流電路和7805穩(wěn)壓電路將電壓從12 V交流轉(zhuǎn)化成5 V直流,，給單片機(jī)以及數(shù)碼管供電,，如圖5所示。
      采用IN4007橋式整流電路和7824穩(wěn)壓電路將電壓從24 V交流轉(zhuǎn)化成24 V直流,，給時(shí)間繼電器和光耦P521供電,，如圖6所示。
2.4.3 二位三通電磁閥接口電路
      二位三通電磁閥的得失電利用NPN三極管C945與光耦P521構(gòu)成的開關(guān)電路來完成,，如圖7所示,。

3 實(shí)驗(yàn)
    控制板安裝完畢后，按以下步驟進(jìn)行設(shè)置：
    (1)調(diào)節(jié)動(dòng)力頭高度：按照所需加工環(huán)模大小,，調(diào)整動(dòng)力頭支架高度,，使動(dòng)力頭高度適合加工要求（應(yīng)考慮到阻尼器是否安裝）。
    (2)校正垂直高度：裝上銑刀后,，使動(dòng)力頭主軸在環(huán)模上劃下圈痕,，判斷并調(diào)節(jié)左（右）動(dòng)力頭支架，直到圈痕均勻后,，擰緊動(dòng)力頭支架固定螺絲,。
    (3)吹出阻尼器壓力桿：插上阻尼器氣管，開啟電腦電源和驅(qū)動(dòng)電源,，按“復(fù)位”,，使壓力桿自動(dòng)釋放，調(diào)節(jié)阻尼器上的壓力旋鈕,。
    (4)點(diǎn)孔調(diào)校：墊上2 mm左右鐵片,，根據(jù)所加工環(huán)模要求，輸入各參數(shù),，打開驅(qū)動(dòng)電源和氣動(dòng)變頻器,，選擇開關(guān)至“點(diǎn)孔”位置，按動(dòng)“啟動(dòng)”鍵,，配合阻尼器,，直到合適為止。
    (5)鉆孔調(diào)校：墊上2 mm鐵片,，調(diào)整阻尼器高度,，使鉆頭頂著鐵皮；選擇“步進(jìn)”,；啟動(dòng)系統(tǒng),。每次鉆孔進(jìn)刀量由時(shí)間繼電器,、阻尼器壓力配合調(diào)節(jié),，“初鉆時(shí)間”繼電器可調(diào)整第一刀的進(jìn)刀量，“次鉆時(shí)間”繼電器可調(diào)整第二刀及以后的進(jìn)刀量,。
    (6)阻尼器壓力桿旁邊的一個(gè)較大螺絲,，起到深度限位作用（可用于鉆階梯孔或起保護(hù)作用）,，調(diào)節(jié)其高度使其適合加工要求。
    其中的參數(shù)選擇如下：
    (1)孔距數(shù)值=108 000/每圈孔數(shù)（建議選擇能夠整除的孔數(shù)）,；
    (2)錯(cuò)位=孔距/2,；
    (3)排距=每排間距（mm）×400（根據(jù)絲桿螺距而定）。
    把計(jì)算好的孔數(shù),、排數(shù),、孔距、排距,、鉆孔次數(shù),、鉆速等參數(shù)通過面板輸入微電腦，按啟動(dòng)開始鉆孔,。
    該產(chǎn)品利用AVR單片微控制器作為主控制單元,，按時(shí)序、按步驟地控制步進(jìn)電機(jī),、電磁閥,、時(shí)間繼電器等設(shè)備工作；鍵盤輸入和LED顯示提供友好的人機(jī)控制界面,，能夠清楚地提供電機(jī)運(yùn)行的速度,、方向以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置等數(shù)據(jù)的顯示情況；自動(dòng)化程度高,，大大提高了工作效率,，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并可實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作管理,。
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