多功能圆齿刀片数齿装置研制

王士玉，魏新村，李付君

（山东交通职业学院，山东 潍坊 261100）

多功能圆齿刀片数齿装置研制

王士玉，魏新村，李付君

（山东交通职业学院，山东 潍坊 261100）

介绍了锯片数齿时存在的问题，研制了一种多功能圆齿片数齿装置，阐释了该装置的结构组成、核心部件选型，完成了电路的设计、程序的编制，通过装配、调试与实验，该装置能够准确完成常见规格尺寸的锯片数齿显示功能。

数齿；单片机；步进电机；传感器

锯片制造厂、销售商以及用户在使用圆齿形切割刀片时，需确定刀片规格和刀片的齿数，若齿数较多，人工数齿非常麻烦，且很容易数错。此类工作看似简单却是实际工作中让工作人员头疼的事。为此，设计了一款多功能圆齿刀片数齿装置，通过该装置可以快速、准确地完成数齿。

1 设计思路

刀片数齿装置是集机械、电子、自动控制于一体的自动测量设备，其功能是通过机械夹紧装置将锯片夹紧，并经过驱动电机驱动锯片旋转，然后经传感器将齿型（数）信号转换为光电信号，通过单片机运算并在显示屏上显示出齿数。其工作流程图如图1所示。

图1 工作流程图

2 结构设计

2.1 结构组成

本装置由机械本体、控制功能模块、传感功能模块、运算功能模块以及输出显示功能模块组成。

控制功能模块主要功能是驱动电机转动，带动刀片旋转，该模块应满足驱动方便、定位准，通过驱动电路或程序控制电机旋转，本系统中考虑到对锯片进行数齿，因此电机转一圈为一个周期。传感功能模块用于接收刀片转动时刀齿和刀缝间信号差而产生的波形信号，并将信号传送给控制器进行处理。运算处理模块，主要由控制器组成，用于处理传感器检测到的信号，并对信号进行转换、处理，同时还可控制输出显示信号的功能。显示模块则主要是显示经控制器运算处理后得到的齿数。本装置中，考虑到适应刀片的大小和齿数是不同因素，将传感功能模块放置于可伸缩或滑动的杆上，通过杆的滑动来满足大小不同的刀片的数齿。

2.2 工作过程

数齿装置有启动、复位、清除、加速、减速5个按键。将锯片放置于步进电机输出轴并加紧后，按“启动”按键，电机启动并转动一圈。转动中，光电对射传感器会接收锯齿和锯齿缝产生的“通”、“断”两种状态信号，以高电平、低电平的形式发送给单片机进行运算、计数，然后通过数码管显示出来。“清除”按键用于清除数码管的数值，“复位”按键则对整个系统进行复位。

2.3 部件选型

（1）电机。综合成本、可靠性等因素，选用57BYG250B型号步进电机，该电机电流：3A，输出力矩为1.2Nm（牛米），机身长度56mm，出轴长度21mm，出轴轴径8mm/6.35mm，能够满足设计要求。

（2）控制部分。选用AT89C2051单片机进行控制，本单片机是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机，可以反复擦除1000次，采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，且价格便宜。同时选用TA8435H步进电机驱动芯片驱动电机。

（3）传感器。传感器选用对射光电传感器模块，该模块主要芯片为LM393、对射式红外头，工作电压为直流5V，具有信号输出指示、单路信号低电平输出、灵敏度不可调等特点，可用于工件计数、电机测速、电路板输出开关量等。

（4）显示模块。本装置关于齿数的显示只需要正常显示出阿拉伯数字即可，因此，选用4个单独的8段共阴数码管，由单片机运算后将齿数输出到数码管显示。

3 系统设计

用Proteus软件完成硬件搭建并生成电路图，电路图如图2所示。利用KEIL软件编制运算计数和数值显示C语言程序并调试下载到单片机中。

图2 电路图

4 实验

在实验室中，对金田牌4吋105×30齿和7吋直径180×60齿的木工锯片进行实验，通过实验表明，该装置能准确数齿并显示。

［1］孙进平，张大鹏，丁金滨.51单片机系列开发与应用实例［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］马忠梅.单片机的C语言应用程序设计［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

［3］史敬灼.步进电动机伺服控制技术［M］.北京：科学出版社，2006.

Developm ent of M ulti-function Dental Gear Tooth Device

WANG Shi-yu，WEI Xin-cun，LI Fu-jun
（Shandong Transport Vocational College，Weifang，Shandong 261100，China）

This paper introduces the problems in the saw teeth，and develops a multi-function circular tooth tooth device.It explains the structure of the device，the selection of the core parts，completes the design of the circuit and the preparation of the program.Through assembly，commissioning and experiment，the device can accurately complete the common size of the saw blade number of tooth display.

digital teeth；single-chip；stepper motor;

TM383.6；TP368.12

A

2095-980X（2017）06-0097-01

2016-05-21

王士玉，男，硕士，讲师，主要从事计算机技术理论与实践教学工作。