CN103447571B - 一种基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床及控制方法，特征是在机箱外壳上安装了红外测距传感器，在主电动机的转动轴上电连接扭矩传感器，所述红外测距传感器和扭矩传感器都分别连接在微处理器上不同I/O口；本发明的控制方法是采取上位机图形化控制方法；由于安装了红外测距传感器，可以控制加工深度；安装了微型吸尘器可以吸走加工孔内的加工碎料，防止碎料卡住丝锥使丝锥断裂；由于本发明采用了嵌入式技术，可以通过上位机直接控制钻床对工件进行开螺纹操作，从而可以实现人机交互，通过电脑对工件进行开螺纹操作，减少人员繁琐劳动；可以通过电脑控制电动机的转动速度，进而也可以保护丝锥，提高螺纹质量。

Description

一种基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床及控制方法

技术领域

本发明属于钻床技术领域，具体涉及基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床及控制方法。

背景技术

钻床是对工件进行钻孔的设备之一，一般包括底座、垂直固定于底座的立柱、固定于立柱上的主轴座、垂直固定于主轴座上的主轴、通过传动机构连接驱动主轴转动的电机、以及驱动主轴上、下移动进行钻孔的操作机构。

中国专利申请号201020624200.1公布的一种具有开螺纹功能的钻床,其钻床的转头的转速固定不变，不同的工件其硬度是不同的。丝锥的钻速如果过慢，就不能对工件进行开螺纹，如果丝锥的钻速过快，就很可能破坏开好的螺纹，甚至使工件裂开；再者，开螺纹时会产生碎料，丝锥转动时，带动碎料转动，这样可能磨损掉开好的螺纹，也有可能卡住丝锥使丝锥断裂；而且上述的具有开螺纹功能的钻床由于没有测量加工深度的装置，所以它不适合加工深度有要求的场合使用；而且上述的具有开螺纹功能的钻床由于没有使用计算机控制，所以对人的劳动强度要求高，工作经验要求高。

发明内容

本发明提出一种基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床及控制方法，以克服现有攻丝装置存在的无法测量加工深度、不能方便去掉孔内碎料和不能使用计算机控制的缺点。

本发明基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床，包括底座1，垂直固定于底座1上的立柱2，垂直固定于立柱2的顶端、平行于底座1的机箱3，用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1和用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2，以及用于控制丝锥a上下运动的主电动机构4-3；其特征在于：所述用于控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1由第一电动机6-1、第一联轴器7-1、第一螺杆8-1、第一螺帽9-1、第一套管10-1构成，所述第一电动机6-1的第一转动轴11-1通过第一联轴器7-1与第一螺杆8-1的一头固定连接，所述第一螺帽9-1套接在第一螺杆8-1上，所述第一套管10-1垂直固定连接在第一螺帽9-1上；

所述用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2由第二电动机6-2、第二联轴器7-2、第二螺杆8-2、第二螺帽9-2、第二套管10-2构成，所述第二电动机6-2的第二转动轴11-2通过第二联轴器7-2与第二螺杆8-2的一头固定连接，所述第二螺帽9-2套接在第二螺杆8-2上，所述第二套管10-2垂直固定连接在第二螺帽9-2上；

所述爪型工件压紧机构5由圆环12、垂直杆13、倾斜杆14构成，所述圆环12的外壁上向下固定连接3-5个倾斜杆14，在每个倾斜杆14另一头各垂直向下固定连接一个垂直杆13，形成爪型状态，所述的垂直杆13底部套有橡胶套21；

所述立柱2外壁环抱式安装卡箍式锁紧装置15，该卡箍式锁紧装置15的连接柱16与导杆17固定连接，所述导杆17另一头与工件托架18外侧壁固定连接；

所述导杆17的中部垂直固定安装金属软管19，该金属软管19另一头固定连接微型吸尘器20，小电源开关b用来控制微型吸尘器20开启与关闭；

所述用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1放置于立柱2内，其第一电动机6-1底部垂直固定于底座1上，其第一套管10-1垂直固定于机箱3的底部；

所述用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2垂直固定于导杆17上，其第二套管10-2的外壁上垂直固定安装水平杆22，所述的水平杆22的另一头与爪型工件压紧机构5的圆环12侧壁固定连接；

用于控制丝锥a上下运动的主电动机构4-3由主电动机24、主转动轴25、扭矩传感器26、负载端27、转夹头28、丝锥a组成，其中，主电动机24通过轴承座c垂直固定安装在机箱3的内底部，该主电动机24的主转动轴25通过机箱3的内底部的开口伸出机箱3外，该主电动机24的主转动轴25的中部套接扭矩传感器26，所述主电动机24的负载端27固定连接转夹头28，转夹头28上压紧固定丝锥a；

所述机箱3外底部垂直固定安装红外测距传感器d，所述机箱3内部固定安装电路控制板29，所述的扭矩传感器26的第一信号输出端30和红外测距传感器d的第二信号输出端e分别电连接到电路控制板29的微处理器31的不同I/O口；

所述机箱3的外壳侧面或者上面固定安装主电源开关32、以太网延长接头z和用于让第一电机驱动器38与第一电动机6-1的连接导线x1和第二电机驱动器39与第二电动机6-2的连接导线x2通过的通孔x；

所述电路控制板29由电源转换模块33，微处理器31，以太网接口模块w电连接组成，所述的电源转换模块33是220V交流电转换成5V或者3.3V直流电模块，所述电源转换模块33输入端34电连接到主电源开关32，所述主电源开关32电连接插头35，所述的电源转换模块33输出端36电连接在微处理器31的电源口，以太网接口模块w一头电连接在微处理器31的SPI接口，另一头通过网线与以太网延长接头z连接，上述用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24分别电连接到第一电机驱动器38、第二电机驱动器39、主电机驱动器40,所述的第一电机驱动器38、第二电机驱动器39、主电机驱动器40另一端分别与微处理器31的不同I/O接口电连接。

本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法，是上位机图形化控制方法，其特征在于：所采用上位机41包括加工深度参数输入模块f，用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24的转速与转动方向参数输入模块42，夹紧指令确定模块g、停止夹紧指令确定模块43、攻丝操作确定模块44、退刀操作确定模块45和关机操作确定模块46、主电动机24的扭矩上限值输入模块47，所述加工深度参数输入模块f和转速与转动方向参数输入模块42内可以人工通过电脑外围输入设备输入数值，所述夹紧指令确定模块g、停止夹紧指令确定模块43、攻丝操作确定模块44、退刀操作确定模块45和关机操作确定模块46可以通过鼠标点击；

具体步骤如下：

第一步、打开主电源开关32，将以太网线一头连接以太网接延长接头z，另一头连接电脑的以太网口，然后启动电脑；

第二步、通过电脑输入设备在上位机41的加工深度参数输入模块f上设置好主电动机24的加工深度参数L1，所述加工深度L1的计算方法为L1＝L2-L3,其中L2是主电动机24未转动时，红外测距传感器d检测到的机箱3与需要加工的工件之间的距离，L3是主电动机24停止转动时，红外测距传感器d检测到的机箱3与需要加工的工件之间的距离；

在用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24的转速与转动方向参数输入模块42上设置好第一电动机6-1、第二电动机6-2和主电动机24的转速和转动方向以及在主电动机24的扭矩上限值输入模块47设置好主电动机24的扭矩上限值；

第三步、点击上位机41的夹紧指令确定模块g，上位机41会向微处理器31发送夹紧指令，微处理器31收到此指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2正转，爪型工件压紧机构5慢慢向下运动，逐渐压紧需要加工的工件；

第四步、当爪型工件压紧机构5已经压紧需要加工的工件后，点击上位机41的停止夹紧指令确定模块43,上位机41会向微处理器31发送停止夹紧指令，微处理器31收到此指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2停止转动；

第五步、点击上位机41的攻丝操作确定模块44，上位机41会向微处理器31发送攻丝操作指令，微处理器31接受到此指令后，控制电动机6-1和主电动机24正转，丝锥a逐渐深入需要加工的工件内部，进行攻丝操作；

当实际加工深度超过第二步中设置的主电动机24的加工深度时，或者主电动机24的实际扭矩大于第二步中设置的扭矩上限时，或者操作者人为点击上位机41退刀操作确定模块45时，上位机41或者扭矩传感器26会向微处理器31发送退刀操作信号，微处理器31收到此信号，微处理器31会控制用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1以及主电动机24反转，丝锥a逐渐离开需要加工的工件；

第六步、当加工完毕时，点击上位机41的关机操作确定模块46，上位机41会向微处理器31发送关机操作指令，微处理器31接收此指令后，会进而控制第一电动机6-1、第二电动机6-2以及主电动机24反转，丝锥a逐渐离开工件面，爪型工件压紧机构5也逐渐离开需要加工的工件表面；

第七步、关闭主电源开关32。

当在第四步操作中，如果出现丝锥a离开需要加工工件的表面情况时，应该人工打开控制微型吸尘器20开启与关闭的小电源开关b，将微型吸尘器20对准工件上的加工口，吸走孔内的加工碎料。

与现有技术相比，由于本发明的基于嵌入式系统的螺纹数控钻床在机箱外壳上安装了红外测距传感器，可以控制加工深度；并且由于安装了微型吸尘器，可以吸走加工孔内的加工碎料，防止碎料卡住丝锥使丝锥断裂；由于本发明的基于嵌入式系统的螺纹数控钻床采用了嵌入式技术，可以通过上位机直接控制钻床对工件进行开螺纹操作，所以采用本发明可以实现人机交互，通过电脑对工件进行开螺纹操作，减少人员和繁琐劳动，可以通过电脑控制电动机的转动速度，进而也可以保护丝锥，提高螺纹质量。

附图说明

图1是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床结构示意图；

图2是本发明螺纹孔数控钻床的机箱的内部结构图；

图3是本发明螺纹孔数控钻床的主电动机构结构示意图；

图4是本发明螺纹孔数控钻床的第一传动机构的结构示意图；

图5是本发明螺纹孔数控钻床的第二传动机构的结构示意图；

图6是本发明螺纹孔数控钻床的爪型工件压紧机构的结构示意图；

图7是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的微处理器的功能原理方框图；

图8是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法的操作流程原理图；

图9是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法的上位机框图。

具体实施方式

实施例1：

图1给出了本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床结构示意图；图2是本发明螺纹孔数控钻床的机箱的内部结构图；图3是本发明螺纹孔数控钻床的主电动机构结构示意图；图4是本发明螺纹孔数控钻床的第一传动机构的结构示意图；图5是本发明螺纹孔数控钻床的第二传动机构的结构示意图；图6是本发明螺纹孔数控钻床的爪型工件压紧机构的结构示意图。

本发明的一种实施例的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床，包括底座1，垂直固定于底座1上的立柱2，垂直固定于立柱2的顶端，平行于底座1的机箱3，用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1和用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2，爪型工件压紧机构5、控制丝锥a上下运动的主电动机构4-3；所述用于控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1由第一电动机6-1、第一联轴器7-1、第一螺杆8-1、第一螺帽9-1、第一套管10-1构成，所述第一电动机6-1的第一转动轴11-1通过第一联轴器7-1与第一螺杆8-1的一头固定连接，所述第一螺帽9-1套接在第一螺杆8-1上，所述第一套管10-1垂直固定连接在第一螺帽9-1上,所述的固定连接方式可以是螺纹连接或者焊接；

所述用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2由第二电动机6-2、第二联轴器7-2、第二螺杆8-2、第二螺帽9-2、第二套管10-2构成，所述第二电动机6-2的转动轴11-2通过第二联轴器7-2与第二螺杆8-2的一头固定连接，所述第二螺帽9-2套接在第二螺杆8-2上，所述第二套管10-2垂直固定连接在第二螺帽9-2上，所述固定连接方式可以是螺纹连接或者焊接；

所述爪型工件压紧机构5由圆环12、垂直杆13、倾斜杆14构成，所述圆环12的外壁上向下固定连接3-5个倾斜杆14，在每个倾斜杆14另一头各垂直向下固定连接一个垂直杆13，形成爪型状态，本实施例中采取的固定连接方式是焊接；所述垂直杆13底部套有橡胶套21；

所述立柱2外壁环抱式安装卡箍式锁紧装置15，该卡箍式锁紧装置15的连接柱16与导杆17固定连接，本实施例中采取的固定连接方式是焊接；所述导杆17另一头与工件托架18外侧壁固定连接，本实施例中采取的固定连接方式是焊接；

所述导杆17的中部垂直固定安装金属软管19，该金属软管19另一头固定连接微型吸尘器20，小电源开关b用来控制微型吸尘器20开启与关闭；

所述用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1放置于立柱2内，其第一电动机6-1底部垂直固定于底座1上，其第一套管10-1垂直固定于机箱3的底部；

所述用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2垂直固定于导杆17上，其第二套管10-2的外壁上垂直固定安装水平杆22，所述的水平杆22的另一头与爪型工件压紧机构5的圆环12侧壁固定连接，本实施例中采取的固定连接方式是焊接；

用于控制丝锥a上下运动的主电动机构4-3由主电动机24、主转动轴25、扭矩传感器26、负载端27、转夹头28、丝锥a组成，其中，主电动机24通过轴承座c垂直固定安装在机箱3的内底部，该主电动机24的主转动轴25通过机箱3的内底部的开口伸出机箱3外，该主电动机24的主转动轴25的中部套接扭矩传感器26，所述主电动机24的负载端27固定连接转夹头28，转夹头28上压紧固定丝锥a；

所述机箱3外底部垂直固定安装红外测距传感器d，本实施例中该红外测距传感器d采用的是夏普公司生产的GPZYOA21YKOF型红外传感器，所述机箱3内部固定安装电路控制板29，所述的扭矩传感器26的信号输出端30电连接到电路控制板29的微处理器31的I/O口；

所述机箱3的外壳侧面或者上面固定安装主电源开关32、以太网延长接头z和用于让第一电机驱动器38与第一电动机6-1的连接导线x1和第二电机驱动器39与第二电动机6-2的连接导线x2通过的通孔x。

图7是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的微处理器的功能方框图；图8是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法的操作流程原理图；图9是本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法的上位机框图。

所述电路控制板29由电源转换模块33，微处理器31，以太网接口模块w电连接组成，所述的电源转换模块33是220V交流电转换成5V或者3.3V直流电模块，所述电源转换模块33输入端34电连接到主电源开关32，所述主电源开关32电连接插头35，所述的电源转换模块33输出端36电连接在微处理器31的电源口，以太网接口模块w一头电连接在微处理器31的SPI接口，另一头通过网线与以太网延长接头z连接，所述上位机41与微处理器31是通过以太网口接口模块w进行连接通信的，也可以使用RS232或者RS485接口模块或者其他接口模块，上述用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24分别电连接到第一电机驱动器38、第二电机驱动器39、主电机驱动器40,所述的电机驱动器38、第二电机驱动器39、主电机驱动器40另一端分别与微处理器31的不同I/O接口电连接。

以下结合上述图7、图8和图9来说明本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法。

本发明的基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法，采取的是上位机图形化控制方法，所采用的上位机41包括加工深度参数输入模块f，用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24的转速与转动方向参数输入模块42，夹紧指令确定模块g、停止夹紧指令确定模块43、攻丝操作确定模块44、退刀操作确定模块45和关机操作确定模块46、主电动机24的扭矩上限值输入模块47，所述加工深度参数输入模块f和转速与转动方向参数输入模块42内可以人工通过电脑外围输入设备输入数值，所述夹紧指令确定模块g、停止夹紧指令确定模块43、攻丝操作确定模块44、退刀操作确定模块45和关机操作确定模块46可以通过鼠标点击；

具体步骤如下：

第一步、打开主电源开关32，将以太网线一头连接以太网接延长接头z，另一头连接电脑的以太网口，然后启动电脑；

第二步、通过电脑输入设备在上位机41的加工深度参数输入模块f上设置好主电动机24的加工深度参数L1，所述加工深度L1的计算方法为L1＝L2-L3,其中L2是主电动机24未转动时，红外测距传感器d检测到的机箱3与需要加工的工件之间的距离，L3是主电动机24停止转动时，红外测距传感器d检测到的机箱3与需要加工的工件之间的距离；

在用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1、用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2和主电动机24的转速与转动方向参数输入模块42上设置好第一电动机6-1、第二电动机6-2和主电动机24的转速和转动方向以及在主电动机24的扭矩上限值输入模块47设置好主电机24的扭矩上限值；

第三步、点击上位机41的夹紧指令确定模块g，微处理器31接受到指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2正转，爪型工件压紧机构5慢慢向下运动，逐渐压紧需要加工的工件；

第四步、当爪型工件压紧机构5已经压紧需要加工的工件后，点击上位机41的停止夹紧指令确定模块43,上位机41会向微处理器31发送停止夹紧指令，微处理器31收到此指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构5上下运动的第二传动机构4-2的第二电动机6-2停止转动；

第五步、点击上位机41的攻丝操作确定模块44，微处理器31接受到指令后，控制电动机6-1和主电动机24正转，丝锥a逐渐深入需要加工的工件内部，进行攻丝操作；

当实际加工深度超过第二步中设置的主电动机24的加工深度时，或者主电动机24的实际扭矩大于第二步中设置的扭矩上限时，或者操作者人为点击上位机退刀操作确定模块45时，上位机41或者扭矩传感器26会向微处理器31发送退刀操作信号，微处理器31收到此信号后，控制用来控制机箱3上下运动的第一传动机构4-1的第一电动机6-1以及主电动机24反转，丝锥a逐渐离开需要加工的工件；

第六步、当加工完毕时，点击上位机41的关机操作确定模块46，微处理器31接收指令后，会进而控制第一电动机6-1、第二电动机6-2以及主电动机24反转，丝锥a逐渐离开工件面，爪型工件压紧机构5也逐渐离开需要加工的工件表面；

第七步、关闭主电源开关32。

当在第四步操作中，如果出现丝锥a离开需要加工工件的表面情况时，应该人工打开控制微型吸尘器20开启与关闭的小电源开关b，将微型吸尘器20对准工件上的加工口，吸走孔内的加工碎料。

表1列举了下上位机41与微处理器31之间的通信指令格式如下：

表1：上位机41与微处理器31之间的通信指令格式

表1中所有模块对应的指令格式的有效标识位、模块代号位、有效指令位1、有效指令位2、有效指令位3是16进制表示。其中有效指令标识位0xAA表示当微处理器31接收到上位机41向其发送的指令时，首先判断有效指令标识位是不是0xAA,如果是0xAA表示这是条有效的指令，如果不是0xAA,则放弃此指令，不做任何处理。这样可以防止外部干扰使微处理器31误接收到一些指令，进而错误地认为这些指令是上位机41发送的有效指令而执行；模块代号位代表着上位机41上的不同模块，表示其后接收到的有效指令1、有效指令2、有效指令3直接与此模块相关，比如0x00指向的是加工深度参数输入模块f，这样下面接收的有效指令例如有效指令1、有效指令2、有效指令3代表着是跟加工深度参数输入模块f直接相关的指令，表一中的加工深度参数输入模块f中的有效指令1是0x0C,0x0C就表示了某一个加工深度，其中的有效指令2和有效指令3缺省，加工深度参数输入模块f的有效指令1也可以是其他的数值，代表了不同的加工深度，又例如夹紧指令确定模块g的有效指令1是0x2A，0x2A表示了微处理器31需要执行夹紧操作；微处理器31需要接收完整的0XAA0x220x2A后，微处理器31就立刻执行夹紧操作；夹紧指令确定模块g、停止夹紧指令确定模块43、攻丝操作确定模块44、退刀操作确定模块45、关机操作确定模块46和扭矩上限值输入模块47的有效指令2和有效指令3缺省；

表1的转速与转动方向参数输入模块42的有效指令1表示不同的电动机如第一电动机6-1、第二电动机6-2和主电动机24，比如0x10代表了第一电动机6-1，0x20代表第二电动机6-2、0x30代表主电动机24，有效指令2表示电动机的转动方向，比如0x0A表示正转，0x0B代表反转，有效指令3代表了电动机的转速，表一中的是0x1C，表示了电动机的某一个转速，也可以有其他的数值，代表了不同的转速。

通过本发明的控制方法，结合本发明的钻床的硬件基础，就可以对工件进行开螺纹操作了。

Claims (2)

1.一种基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床，包括底座(1)，垂直固定于底座(1)上的立柱(2)，垂直固定于立柱(2)的顶端、平行于底座(1)的机箱(3)，用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)和用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)，以及控制丝锥(a)上下运动的主电动机构(4-3)；其特征在于：所述用于控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)由第一电动机(6-1)、第一联轴器(7-1)、第一螺杆(8-1)、第一螺帽(9-1)、第一套管(10-1)构成，所述第一电动机(6-1)的第一转动轴(11-1)通过第一联轴器(7-1)与第一螺杆(8-1)的一头固定连接，所述第一螺帽(9-1)套接在第一螺杆(8-1)上，所述第一套管(10-1)垂直固定连接在第一螺帽(9-1)上；

所述用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)由第二电动机(6-2)、第二联轴器(7-2)、第二螺杆(8-2)、第二螺帽(9-2)、第二套管(10-2)构成，所述第二电动机(6-2)的第二转动轴(11-2)通过第二联轴器(7-2)与第二螺杆(8-2)的一头固定连接，所述第二螺帽(9-2)套接在第二螺杆(8-2)上，所述第二套管(10-2)垂直固定连接在第二螺帽(9-2)上；

所述爪型工件压紧机构(5)由圆环(12)、垂直杆(13)、倾斜杆(14)构成，所述圆环(12)的外壁上向下固定连接3～5个倾斜杆(14)，在每个倾斜杆(14)另一头各垂直向下固定连接一个垂直杆(13)，形成爪型状态，所述的垂直杆(13)底部套有橡胶套(21)；

所述立柱(2)外壁环抱式安装卡箍式锁紧装置(15)，该卡箍式锁紧装置(15)的连接柱(16)与导杆(17)固定连接，所述导杆(17)另一头与工件托架(18)外侧壁固定连接；

所述导杆(17)的中部垂直固定安装金属软管(19)，该金属软管(19)另一头固定连接微型吸尘器(20)，通过小电源开关(b)控制微型吸尘器(20)开启与关闭；

所述用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)置于立柱(2)内，其第一电动机(6-1)底部垂直固定于底座(1)上，其第一套管(10-1)垂直固定于机箱(3)的底部；

所述用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)垂直固定于导杆(17)上，其第二套管(10-2)的外壁上垂直固定安装水平杆(22)，所述的水平杆(22)的另一头与爪型工件压紧机构(5)的圆环(12)侧壁固定连接；

用于控制丝锥(a)上下运动的主电动机构(4-3)由主电动机(24)、主转动轴(25)、扭矩传感器(26)、负载端(27)、转夹头(28)、丝锥(a)组成:其中，主电动机(24)通过轴承座(c)垂直固定安装在机箱(3)的内底部，该主电动机(24)的主转动轴(25)通过机箱(3)的内底部的开口伸出机箱(3)外，该主电动机(24)的主转动轴(25)的中部套接扭矩传感器(26)，所述主电动机(24)的负载端(27)固定连接转夹头(28)，转夹头(28)上压紧固定丝锥(a)；

所述机箱(3)外底部垂直固定安装红外测距传感器(d)，所述机箱(3)内部固定安装电路控制板(29)，所述扭矩传感器(26)的第一信号输出端(30)和红外测距传感器(d)的第二信号输出端(e)分别电连接到电路控制板(29)的微处理器(31)的不同I/O口；

所述机箱(3)的外壳侧面或者上面固定安装主电源开关(32)、以太网延长接头(z)和用于让第一电机驱动器(38)与第一电动机(6-1)的连接导线(x1)和第二电机驱动器(39)与第二电动机(6-2)的连接导线(x2)通过的通孔(x)；

所述电路控制板(29)由电源转换模块(33)、微处理器(31)、以太网接口模块(w)电连接组成，所述电源转换模块(33)是220V交流电转换成5V或者3.3V直流电模块，所述电源转换模块(33)输入端(34)电连接到主电源开关(32)，所述主电源开关(32)电连接插头(35)，所述电源转换模块(33)输出端(36)电连接在微处理器(31)的电源口，以太网接口模块(w)一头电连接在微处理器(31)的SPI接口，另一头通过网线与以太网延长接头(z)连接，上述用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)的第一电动机(6-1)、用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)和主电动机(24)分别电连接到第一电机驱动器(38)、第二电机驱动器(39)、主电机驱动器(40),所述第一电机驱动器(38)、第二电机驱动器(39)、主电机驱动器(40)另一端分别与微处理器(31)的不同I/O口电连接。

2.权利要求1所述基于嵌入式系统的螺纹孔数控钻床的控制方法，是上位机图形化控制方法，其特征在于：所采用上位机(41)包括加工深度参数输入模块(f)，用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)的第一电动机(6-1)、用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)和主电动机(24)的转速与转动方向参数输入模块(42)、夹紧指令确定模块(g)、停止夹紧指令确定模块(43)、攻丝操作确定模块(44)、退刀操作确定模块(45)和关机操作确定模块(46)、主电动机(24)的扭矩上限值输入模块(47)，所述加工深度参数输入模块(f)和转速与转动方向参数输入模块(42)内通过电脑外围输入设备输入数值，所述夹紧指令确定模块(g)、停止夹紧指令确定模块(43)、攻丝操作确定模块(44)、退刀操作确定模块(45)和关机操作确定模块(46)通过鼠标点击；

具体步骤如下：

第一步、打开主电源开关(32)，将以太网线一头连接以太网接延长接头(z)，另一头连接电脑的以太网口，然后启动电脑；

第二步、通过电脑输入设备在上位机(41)的加工深度参数输入模块(f)上设置好主电动机(24)的加工深度参数L1，所述加工深度L1的计算方法为L1＝L2-L3,其中L2是主电动机(24)未转动时，红外测距传感器(d)检测到的机箱(3)与需要加工的工件之间的距离，L3是主电动机(24)停止转动时，红外测距传感器(d)检测到的机箱(3)与需要加工的工件之间的距离；

在用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)的第一电动机(6-1)、用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)和主电动机(24)的转速与转动方向参数输入模块(42)上设置好第一电动机(6-1)、第二电动机(6-2)和主电动机(24)的转速和转动方向以及在主电动机(24)的扭矩上限值输入模块(47)设置好主电动机(24)的扭矩上限值；

第三步、点击上位机(41)的夹紧指令确定模块(g)，微处理器(31)接受到指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)正转，爪型工件压紧机构(5)慢慢向下运动，逐渐压紧需要加工的工件；

第四步、当爪型工件压紧机构(5)已经压紧需要加工的工件后，点击上位机(41)的停止夹紧指令确定模块(43),上位机(41)会向微处理器(31)发送停止夹紧指令，微处理器(31)收到此指令后，控制用于控制爪型工件压紧机构(5)上下运动的第二传动机构(4-2)的第二电动机(6-2)停止转动；

第五步、点击上位机(41)的攻丝操作确定模块(44)，微处理器(31)接受到指令后，控制电动机(6-10)和主电动机(24)正转，丝锥(a)逐渐深入需要加工的工件内部，进行攻丝操作；

当实际加工深度超过第二步中设置的主电动机(24)的加工深度时，或者主电动机(24)的实际扭矩大于第二步中设置的扭矩上限时，或者操作者人为点击上位机退刀操作确定模块(45)时，上位机(41)或者扭矩传感器(26)会向微处理器(31)发送退刀操作信号，微处理器(31)收到此信号后，控制用来控制机箱(3)上下运动的第一传动机构(4-1)的第一电动机(6-1)以及主电动机(24)反转，丝锥(a)逐渐离开需要加工的工件；

第六步、当加工完毕时，点击上位机(41)的关机操作确定模块(46)，微处理器(31)接收指令后，会进而控制第一电动机(6-1)、第二电动机(6-2)以及主电动机(24)反转，丝锥(a)逐渐离开需要加工的工件表面，爪型工件压紧机构(5)也逐渐离开需要加工的工件表面；

第七步、关闭主电源开关(32)。