数控车床X轴进给系统结构设计（全套含CAD图纸）
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9789/2009 835 of 009 , 300072, to NC to on of in a a in a in a An . in As of NC in as in NC to is to NC in be by a of of to In of is to to of of a to or in if to be to on in on of et ID on a a 1. et a to ID 2. et ID 8534, 3. et a ID 4. Su et on a 5. NC et a NC 6. et on a 7. is of on NC is of a in a in a be as , of a be , of be , of be In , an NC be . he of a is 1. 8: to do In C is by of an a to as by to It an a In of is by a a is in is in of is to in a on by on B. on a o as 1). F is mm/ S is is of F = 1) An is to to As A ) of 0 of as 2. By of be an as of 3 an of in 9. to . to of to in is at , at of at . is at in 1), to in to or in a in of to be as 1) In 2) to to 3) 4) to if is be in in 1 of a 2 of 3 An of 2836 if is by of is it is to a PU as to of PU on be if is n is to of is = K (8) 4 of 1) at a in a ( (pT to t be 2) In is by is by of be by of is by of in is of We = (2) is of is a at q)n pn+x, n n+1, is by in be = - s is by of p 3) g = g)m=g)n+m = . 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In 00 8), in of is by be to be to in in a in is a of s is in be a of by R& 2007 五 五 五 2 . 008,3 W. 12005,4 B. 5 /五 五 006.6 G. “ 009,7 006,8 S. . / 咐 J 006,9 南京工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目： A 文 来 源： of 009 学 生 姓 名： 计千喻 学 号： 231120416 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计及其自动化 一种新的可重构逻辑的数控车床控制器 作者： , 摘要 ： 可重构器件已发展到在计算机上实现数字控制（ 统。可重构器件提供 而，少数工作是在可重构逻辑数控车床中实现的。本文开发了数控车床螺纹中的同步运动和可重构逻辑的一个新的重采样算法。一个实验系统构建和测试结果验证所提出的架构。 关键词 ： 数控车床，可重构逻辑，重采样， 车丝 一引言 计算机数控（ 广泛应用于现代工业。作为该机的控制中心， 制器会影响很多方面，如速度，精度和稳定性的机加工性能。在加工速度和精确度的快速增加，传统的基于软件的 重配置硬件的引入解决了这个问题。 可重构硬件有助于在许多 方面的数控系统。首先，控制算法可以通过硬件具有高执行效能实施。设计者可以采取硬件的并行结构的优点，以加速的算法。此外，时间执行能力的硬件能够理想的实现有效控制。其次，可重配置硬件提供了设计者的灵活性。由于可重构硬件的可编程特性，设计者可以定制品种各界集成到一个单芯片容易和快速。第三，可重配置硬件提供修改或更新在先前版本的硬件设计的可能性。即使控制器已被交付给用户，硬件逻辑仍然可以修改，以满足新的要求。 可重构硬件在运动中的研究最近已开发了控制系统。有些工作的重点位置控制器的设计，陈等人。实施使用分布式算法（ 案 1现场可编程门阵列（ 制算法，陶等人。一个三级位置前馈追加到硬件 制器 2。赵等人。比较了多 制器的结构不同 机械工程系通道控制 3，王等人。设计了一种基于 4。 苏等人。实现的 片上的数字差分析器（ 控制算法 5。在数控控制器等功能也进行了研究。 等。实现与数控和机器人应用 6冲击限制了基于多项式的硬件配置文件生成器。尤曾家丽等人。在 7。然 而，缺乏对数控车床控制器，这是本文的重点实施可重构器件的工作。 本文开发了数控车床螺纹中的同步运动和可重构逻辑的一个新的重采样算法。如下本文将结构 ;在第 2节，一个数控控制器和 车丝 过程的体系结构将讨论 ;在第 3节，重采样方法的原理将出台 ;在第 4 节，可重构逻辑的硬件设计进行说明 ;在第 5，使用所提出的方法的数控车床控制器的示例将提交。 二 背景 数控控制器的体系结构示于图 1 所示。该架构包括四个控制层 8：智能控制，运动控制，设备控制和物理设备。人机界面（ 经营者进行交互，并调用智能控制 层做加工工作。在智能控制层中，输入 器指令是由运动控制层，它由内插器和一个离散事件控制模块的执行。内插器根据所需的运动指令和速度分布生成位置指令。其他指令，如工具选择和冷却剂控制，通过离散事件控制模块处理。设备控制层操作的物理设备来实现加工过程。它集成一个轴控制模块和离散输入 /输出控制模块。在本文的研究中，在设备控制层是通过使用一个重新配置的设备中实现。 对于数控车床，运动功能分为两类：正常的运动和主轴同步运动。正常运动在轮廓加工使用，而在主轴同步运 动在 车丝 过程中使用。正常运动的原理类似于在一个铣床的运动，已成功地实现了对由其他 研究人员可配置器件。本文着重对主轴同步运动的可重构硬件。 控车床 维持螺纹精度，进给运动必须与主轴旋转同步， 如图（ 1）中。 ）， 米）的引线。 F = 1) 增量式旋转编码器安装于主轴以确定其角度。作为主轴旋转时，编码器产生的该偏移90度的相位彼此如图信号的两个通道（ ）。 的相对相位和 B 信道，无论是位置和旋转方向可跟踪。编码器还提供了一个索引信号，其中每转脉冲一次，作为角度位置的参考点。 编码器的波形。 图 3示出在 车丝 过程 9刀具路径的一个例子。当主轴旋转时，切割器移动到点 1。然后，控制器等待索引 信号来确定的所述主轴的所述绝对位置。一旦主轴旋转到所需的位置， 车丝过程将开始与在进料方向上的加速度的移动。在加速，线程是不是精度。当加速度终止于点2，进料速度到达期望的速度和进给运动将与主轴同步。 车丝 过程结束之前，切割器将开始在点 3减速的螺纹也是不减速时的精度。最后，该 车丝 过程停止在点 4和刀具从工件移开。 丝 过程的一个例子。 主轴速度可以在 车丝 过程波动。根据（ 1），进料速度应该遵循主轴速度。 车丝 过程可能需要多个路程，以限制材料去除率或创建多个线程启动。刀具也可能改变在一个特殊的线程。因此， 在 车丝 过程中，沿进给轴的运动必须与主轴的角位置同步。解决这个问题的传统方法可以被描述为以下步骤： 1）在每个电机控制周期，采样主轴位置。 2）用插补计算新的刀具线轮廓位置。 3）更新各轴的指令位置。 4）返回到步骤 1，如果 车丝 过程没有完成。 上述步骤必须在一个马达控制被执行每一次，因此所有的步骤必须以实时完成循环。然而，如果实时执行由软件执行时，控制算法的开销高，这是很难实现短的控制周期。此外，实时软件执行需要额外的处理器时间，以切换之间的真实 时间任务和其他任务。中央处理器时间的比比长，任务的切换将非常大 ，周期相对较短。 三 在我们的工作中，提出了重采样方法 车丝 时，为了避免内插算法的实时执行。此外，可重新配置的硬件被用于电动机控制等实时功能。 图 4演示了重采样方法的原理： 采样方法原 理 1）内插器以恒定的速度假定主轴运行。因此，在每个周期中，主轴旋转是固定的。然后插入刀位置来确定螺纹齿形。由于不需要实际的插补器主轴位置，插补可以在电机控制周期前确定。 2）在电动机控制循环中，通过重采样的位置曲线所生成的位置指令。该位置的曲线是用直线连接每个插位置重建。虽然主轴的角位置的增量可以改变，该命令位置可以通过重新采样来获得。 主轴的位置由来自旋转编码器的脉冲计数测量。因此，在各电动机控制周期主轴位置的增量脉冲当量的整数倍。我们可以选择 其中 是一个正整数。在两个连续的插值倍假设主轴定位 Q） X，和对于进给轴对应的内插位置是一个和 中，由于位置曲线由重建线性函数，在时间间隔内的位置的函数可以被写为 作为主轴位置由编码器脉冲的计数表示的，在第（ p（ 3）只能取离散值，让代（ 2）和（ 4）代入（ 3），我们得到 等式（ 5）可以进一步写成增量形式 等式（ 6）是用于重采样方法的算法。该算法涉及加法和除法。在计算中，如果 除法操作可以通过变速操作来实现。因此，重采样算法非常简单，它是适合于由硬件来实现。 通过假设主轴以一定速度旋转时，相当于插补周期 7可确定为如下 其中 式（ 8），我们可以看到，插补周期是独立于电机控制周期。选择较大的 以可以减少计算量。然而，大的此，计算成本和精度之间的平衡应该选择 四可重构逻辑 许多的数控任务可以由硬件或由软件来实现。用可编程逻辑器件（ 如现场可编程门阵列（ 复杂的发展可编程逻辑器件（ 越来越多的控制功能可以由硬件来实现。硬件的并行性质允许控制算法在实时运行。此外， 供了一个可以被开发和修改的快速灵活的硬件平台。 在这项工作中的可重构逻辑设计的结构示于图 于每一个进给轴，有一个轴缓冲器，重新采样器，指令位置多路复用器和马达控制器。为了简化设计，只有位置的增量被用于位置数据的传输。本方法避免了使用绝对位置，从而节省了在不同模块之间的数据交换的位线。每个轴包含位置数据的两个数据路径。数据路径是由命令位置复用器根据控制 模式中选择。在正常模式中，重新采样器旁路和用于运动控制器的命令位置由轴缓冲器提供。在穿带模式中，重新采样施加位置曲线的采样。 轴缓冲保持在给定的内插器的下一个位置增量。因此，下 一个内插的位置，可以从轴线缓冲器立即加载。然后，新的内插位置可以存储到缓冲一次。重新采样进行重采样算法。在两个通道的重新采样由采样控制模块控制。重采样控制器根据主轴位置控制重采样过程。运动控制器实现了位置控制算法，并提供接口向马达驱动器。几种控制算法可用，如数字微分分析器（ 模糊控制器。在这项研究中， 制器采用两个运动控制器通过从轴同步模块的控制信号同步。 一些互补的模块也纳入 轴编码器适配器是接口主轴编码器。数字滤波器被集成在适配器以防止噪声的影响。离散 I / 断控制模块用于当特定事件发生时，产生中断信号给 时钟控制模块提供时钟信号给其它模块。 运动控制器和其他配套模块的硬件实现了文献中已全面讨论，本文的其余部分将在实现重采样算法的讨论。 图 6示出了重采样控制器的结构。从主轴编码器适配器的信号被用来确定主轴的位置。为了得到高的分辨率，输入脉冲频率翻了两番。加工开始前，相位被装载到相位偏移偏移寄存器及相位输出比较低。因此，与门的输出为低。当启动信号到达时，相位计数器将等待索引信号。索引信号的到来之 后，相位计数器开始计数输入脉冲。当脉冲计数匹配相位偏移，相位输出比较意愿变高。的四倍编码器输入信号将经过与门作为时钟进行加法运算。重新采样将执行加（ 6）当 比特计数器。它需要 除了次溢出。当溢出发生时，在负荷信号设置和重采样将加载新的内插位置形成轴缓冲。 重新采样的结构示于图 个加法器和三个寄存器。该移位器用来执行在（ 6）的除法运算。在这项工作中，我们选中 N=5，输入 A 是由一个 8位定点数来表示。重新采样器的输出是一个 8位的定点数。 在负荷信号到来时，新的 存 13位加法器使用做在（ 6）的加法运算。每次加入果电 机控制器需要下一个命令的增量位置，着，再采样位置， 位值，被锁定在 位。因此，在 新采样结构 五 数控车床控制器的建立是为了测试所提出的控制方法。实验数控系统的示意图示于图。 实时的部分和实时一个和非实时部分包括一个 32 位的 20速存储器， 信端口和一个调试单元。非实时部运行 作系统。 控制软件包括用户界面，解释器，内插器，顺序逻辑，通信， 时部 的硬件包括一个 8位 个双端口 个 个 D / 端口 中包括内插位置。 将其发送到 /实时 重新配置的控制逻辑是在 D / 9示出在 在实验系统，主轴编码器的分辨率为 4800脉冲每转（后四人间）。些加工程序都在该控制器上进行测试来检查建议的可重构逻辑。一个分析程序在正常模式下测试直线和圆弧饲料的功能，而其他三个方案验证在线程模式下的重采样算法。螺纹的参数在表 丝 测试列出，主轴转速被设定 为 500，实际速度是 据（ 8），在测试的等效插补周期为 图 10示出在测试中 车丝过程。 图 11 表示成品零件。所有的测试程序和预期一样。结果表明，该架构是可行的数控车床控制器。 验系统的图 制器的硬件设置 表一 测试线程的参数 参数 测试一 测试二 测试三 大径（ 20 22 16径（ 度（ 30 30 30 铅（ 青（ 减率 0 0 论 单头直螺纹 双启动直螺纹 单头锥螺纹 程 值得 注意的是，通过利用可重构逻辑，电动机控制任务和重新采样算法，可以由硬件实现。可重配置硬件增强了数控系统的性能。而且，这种结构允许 车丝 之前要计算的内插点，从而消除了需要在实时运行插值。通过以间歇方式运行的内插，在实时上下文切换开销被降低，和一个更高的数据吞吐量是可能的。在这个实验中，控制软件是一个标准的 是一个非实时操作系统上运行。因此，开发人员可以使用标准的编程工具来构建数控系统软件。 六 本文介绍了可重构硬件体系结构的数控车床控制器的开发。我们提出了一个新的重采样算法数控车床的 车丝 过程 。尽管主轴速度的波动此重新采样算法可以维持螺纹精度。通过利用重新采样算法，内插任务和电机控制任务可以异步运行。从而，内插可以在不久实时的方式来完成。这将简化软件设计和提供了更高的数据吞吐量。 从设计者的观点，重新采样算法适用于由硬件执行。再采样逻辑的结构也被本文提出。重新采样，与其他的可重构逻辑结构一起，可以很容易地集成到一个可编程逻辑器件。可重构硬件的应用提高了系统的性能和系统设计提供了灵活性。实验已经成功验证了该重采样算法的可行性和相应的可重构逻辑。 参考 文献 1 M. . 2004, 48852 H. 32008, 773 W. “ 1282005, 4 B. “ 1575 Hu of 82006. 6 G. . “ 25, 2009, 3797 38, 2006, 11238 S. . J 27, 2006, 788s 2004 南京工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译原文题目：A of 009 千喻学号：231120416所在院(系)部：工业中心专业名称：机械设计及其自动化一种新的可重构逻辑的数控车床控制器作者： , 要：可重构器件已发展到在计算机上实现数字控制（统。可重构器件提供而，少数工作是在可重构逻辑数控车床中实现的。本文开发了数控车床螺纹中的同步运动和可重构逻辑的一个新的重采样算法。一个实验系统构建和测试结果验证所提出的架构。关键词：数控车床，可重构逻辑，重采样，车丝一引言计算机数控（广泛应用于现代工业。作为该机的控制中心，速度，精度和稳定性的机加工性能。在加工速度和精确度的快速增加，传统的基于软件的重配置硬件的引入解决了这个问题。可重构硬件有助于在许多方面的数控系统。首先，控制算法可以通过硬件具有高执行效能实施。设计者可以采取硬件的并行结构的优点，以加速的算法。此外，时间执行能力的硬件能够理想的实现有效控制。其次，可重配置硬件提供了设计者的灵活性。由于可重构硬件的可编程特性，设计者可以定制品种各界集成到一个单芯片容易和快速。第三，可重配置硬件提供修改或更新在先前版本的硬件设计的可能性。即使控制器已被交付给用户，硬件逻辑仍然可以修改，以满足新的要求。可重构硬件在运动中的研究最近已开发了控制系统。有些工作的重点位置控制器的设计，陈等人。实施使用分布式算法（案1现场可编程门阵列（等人。一个三级位置前馈追加到硬件。赵等人。比较了多，王等人。设计了一种基于。苏等人。实现的控制算法5。在数控控制器等功能也进行了研究。现与数控和机器人应用6冲击限制了基于多项式的硬件配置文件生成器。尤曾家丽等人。在。然而，缺乏对数控车床控制器，这是本文的重点实施可重构器件的工作。本文开发了数控车床螺纹中的同步运动和可重构逻辑的一个新的重采样算法。如下本文将结构;在第2节，一个数控控制器和车丝过程的体系结构将讨论;在第3节，重采样方法的原理将出台;在第4节，可重构逻辑的硬件设计进行说明;在第5，使用所提出的方法的数控车床控制器的示例将提交。二架构包括四个控制层8：智能控制，运动控制，设备控制和物理设备。人机界面（经营者进行交互，并调用智能控制层做加工工作。在智能控制层中，输入器指令是由运动控制层，它由内插器和一个离散事件控制模块的执行。内插器根据所需的运动指令和速度分布生成位置指令。其他指令，如工具选择和冷却剂控制，通过离散事件控制模块处理。设备控制层操作的物理设备来实现加工过程。它集成一个轴控制模块和离散输入/输出控制模块。在本文的研究中，在设备控制层是通过使用一个重新配置的设备中实现。于数控车床，运动功能分为两类：正常的运动和主轴同步运动。正常运动在轮廓加工使用，而在主轴同步运动在车丝过程中使用。正常运动的原理类似于在一个铣床的运动，已成功地实现了对由其他研究人员可配置器件。本文着重对主轴同步运动的可重构硬件。控车床维持螺纹精度，进给运动必须与主轴旋转同步，如图（1）中。），米）的引线。F=1)增量式旋转编码器安装于主轴以确定其角度。作为主轴旋转时，编码器产生的该偏移90度的相位彼此如图信号的两个通道（论是位置和旋转方向可跟踪。编码器还提供了一个索引信号，其中每转脉冲一次，作为角度位置的参考点。3示出在车丝过程9刀具路径的一个例子。当主轴旋转时，切割器移动到点1。然后，控制器等待索引信号来确定的所述主轴的所述绝对位置。一旦主轴旋转到所需的位置，车丝过程将开始与在进料方向上的加速度的移动。在加速，线程是不是精度。当加速度终止于点2，进料速度到达期望的速度和进给运动将与主轴同步。车丝过程结束之前，切割器将开始在点3减速的螺纹也是不减速时的精度。最后，该车丝过程停止在点4和刀具从工件移开。轴速度可以在车丝过程波动。根据（1），进料速度应该遵循主轴速度。车丝过程可能需要多个路程，以限制材料去除率或创建多个线程启动。刀具也可能改变在一个特殊的线程。因此，在车丝过程中，沿进给轴的运动必须与主轴的角位置同步。解决这个问题的传统方法可以被描述为以下步骤：1）在每个电机控制周期，采样主轴位置。2）用插补计算新的刀具线轮廓位置。3）更新各轴的指令位置。4）返回到步骤1，如果车丝过程没有完成。上述步骤必须在一个马达控制被执行每一次，因此所有的步骤必须以实时完成循环。然而，如果实时执行由软件执行时，控制算法的开销高，这是很难实现短的控制周期。此外，实时软件执行需要额外的处理器时间，以切换之间的真实时间任务和其他任务。中央处理器时间的比比长，任务的切换将非常大，周期相对较短。出了重采样方法车丝时，为了避免内插算法的实时执行。此外，可重新配置的硬件被用于电动机控制等实时功能。图4演示了重采样方法的原理：插器以恒定的速度假定主轴运行。因此，在每个周期中，主轴旋转是固定的。然后插入刀位置来确定螺纹齿形。由于不需要实际的插补器主轴位置，插补可以在电机控制周期前确定。2）在电动机控制循环中，通过重采样的位置曲线所生成的位置指令。该位置的曲线是用直线连接每个插位置重建。虽然主轴的角位置的增量可以改变，该命令位置可以通过重新采样来获得。主轴的位置由来自旋转编码器的脉冲计数测量。因此，在各电动机控制周期主轴位置的增量脉冲当量的整数倍。我们可以选择其中一个正整数。在两个连续的插值倍假设主轴定位Q）N+X，和对于进给轴对应的内插位置是一个和中，由于位置曲线由重建线性函数，在时间间隔内的位置的函数可以被写为作为主轴位置由编码器脉冲的计数表示的，在第（p（3）只能取离散值，让代（2）和（4）代入（3），我们得到等式（5）可以进一步写成增量形式等式（6）是用于重采样方法的算法。该算法涉及加法和除法。在计算中，如果此，重采样算法非常简单，它是适合于由硬件来实现。通过假设主轴以一定速度旋转时，相当于插补周期7可确定为如下其中式（8），我们可以看到，插补周期是独立于电机控制周期。选择较大的以可以减少计算量。然而，大的此，重构逻辑许多的数控任务可以由硬件或由软件来实现。用可编程逻辑器件（如现场可编程门阵列（复杂的发展可编程逻辑器件（越来越多的控制功能可以由硬件来实现。硬件的并行性质允许控制算法在实时运行。此外，供了一个可以被开发和修改的快速灵活的硬件平台。于每一个进给轴，有一个轴缓冲器，重新采样器，指令位置多路复用器和马达控制器。为了简化设计，只有位置的增量被用于位置数据的传输。本方法避免了使用绝对位置，从而节省了在不同模块之间的数据交换的位线。每个轴包含位置数据的两个数据路径。数据路径是由命令位置复用器根据控制模式中选择。在正常模式中，重新采样器旁路和用于运动控制器的命令位置由轴缓冲器提供。在穿带模式中，重新采样施加位置曲线的采样。此，下一个内插的位置，可以从轴线缓冲器立即加载。然后，新的内插位置可以存储到缓冲一次。重新采样进行重采样算法。在两个通道的重新采样由采样控制模块控制。重采样控制器根据主轴位置控制重采样过程。运动控制器实现了位置控制算法，并提供接口向马达驱动器。几种控制算法可用，如数字微分分析器（这项研究中，些互补的模块也纳入轴编码器适配器是接口主轴编码器。数字滤波器被集成在适配器以防止噪声的影响。离散I/断控制模块用于当特定事件发生时，产生中断信号给时钟控制模块提供时钟信号给其它模块。运动控制器和其他配套模块的硬件实现了文献中已全面讨论，本文的其余部分将在实现重采样算法的讨论。主轴编码器适配器的信号被用来确定主轴的位置。为了得到高的分辨率，输入脉冲频率翻了两番。加工开始前，相位被装载到相位偏移偏移寄存器及相位输出比较低。因此，与门的输出为低。当启动信号到达时，相位计数器将等待索引信号。索引信号的到来之后，相位计数器开始计数输入脉冲。当脉冲计数匹配相位偏移，相位输出比较意愿变高。的四倍编码器输入信号将经过与门作为时钟进行加法运算。重新采样将执行加（6）当特计数器。它需要除了次溢出。当溢出发生时，在负荷信号设置和重采样将加载新的内插位置形成轴缓冲。个加法器和三个寄存器。该移位器用来执行在（6）的除法运算。在这项工作中，我们选中N=5，输入新采样器的输出是一个8位的定点数。的位移获得。当在负荷信号到来时，新的加法器使用做在（6）的加法运算。每次加入果电机控制器需要下一个命令的增量位置，着，再采样位置，锁定在此，在验数控系统的示意图示于图。实时的部分和实时一个和非实时部分包括一个32位的速存储器，信端口和一个调试单元。非实时部运行制软件包括用户界面，解释器，内插器，顺序逻辑，通信，时部的硬件包括一个8位个双端口个个D/端口中包括内插位置。将其发送到时重新配置的控制逻辑是在D/9示出在实验系统，主轴编码器的分辨率为4800脉冲每转（后四人间）。些加工程序都在该控制器上进行测试来检查建议的可重构逻辑。一个分析程序在正常模式下测试直线和圆弧饲料的功能，而其他三个方案验证在线程模式下的重采样算法。轴转速被设定为500据（8），10示出在测试中车丝过程。图11表示成品零件。所有的测试程序和预期一样。结果表明，该架构是可行的数控车床控制器。0 22 160 30 30铅（ 过利用可重构逻辑，电动机控制任务和重新采样算法，可以由硬件实现。可重配置硬件增强了数控系统的性能。而且，这种结构允许车丝之前要计算的内插点，从而消除了需要在实时运行插值。通过以间歇方式运行的内插，在实时上下文切换开销被降低，和一个更高的数据吞吐量是可能的。在这个实验中，控制软件是一个标准的是一个非实时操作系统上运行。因此，开发人员可以使用标准的编程工具来构建数控系统软件。们提出了一个新的重采样算法数控车床的车丝过程。尽管主轴速度的波动此重新采样算法可以维持螺纹精度。通过利用重新采样算法，内插任务和电机控制任务可以异步运行。从而，内插可以在不久实时的方式来完成。这将简化软件设计和提供了更高的数据吞吐量。从设计者的观点，重新采样算法适用于由硬件执行。再采样逻辑的结构也被本文提出。重新采样，与其他的可重构逻辑结构一起，可以很容易地集成到一个可编程逻辑器件。可重构硬件的应用提高了系统的性能和系统设计提供了灵活性。实验已经成功验证了该重采样算法的可行性和相应的可重构逻辑。参考文献1 M. . 2004, 2 H. 008,3 W. “12005,4 B. “5 006.6 G. . 25, 2009,7 006,8 S. 006,s 004 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文） 题 目： 数控车床 X 轴进给系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 22 学 号： 231120416 学生姓名： 计千喻 指导教师： 刘桂芝（研究员级高工） 起迄日期： 设计地点： 工程中心 5 号楼 1 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 数控车床 X 轴进给系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： D 机加工 122 学 号： 231120416 学生姓名： 计千喻 指导教师： 刘桂芝 2016 年 3 月 2 日 本科毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 计千喻 学 号 231120416 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 刘桂芝 职 称 研究员级高级工程师 所在院系 工业中心 课题来源 课题性质 课题名称 数控车床 X 轴进给系统设计 毕业设计的 内容和意义 采用 文献分析法、类比法等方法 进行 数控车床 X 轴进给系统 的设计 ，使 X 轴获得更好的稳定性，准确的 X 轴进给系统能提高系统的稳定性，该部件的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。 毕业设计的具体内容： 1、 调研并熟悉课题及有关资料，写出开题报告。 2、 设计要求：机械制图、设计计算 3、 技术经济分析：各零件成本分析、课题成本计 算 4、翻译有关外文资料 5、撰写毕业设计说明书 本课题研究的意义： 本课题对 数控车床 X 轴进给系统 进行了设计，其意义如下： 高速、高精、高可靠性、环保等方面为基础，制造出更好的数控车床，一台好的数控机床需要一个好的 X 轴进给系统，确保稳定的横向进给。 进给系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节，是数控机床的重要组成部分。进行这一设计主要是为了进一步地提高数控车床横向进给机构的定位精度、重复定位精度。该部件的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和 技术经济指标的重要因素。 过找资料、咨询老师、询问同学等方法，归纳关于数控车床 X 轴进给的资料，提高了自己的查找能力，阅读能力。 学习了很多专业课，对于其中的专业知识有些是掌握的不牢靠，通过这次毕业设计，丰富了自己，提高了自己。本次毕业设计的宗旨也是让我自己觉察到自己的不足，遇到问题自己要分析问题，咨询老师。本次设计也综合考查了我运用所学知识进行发现问题、分析问题和解决问题的能力。 文献综述 一、引言 从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。随着计算机技术和现代设计技术的飞速发展以及装备制造业对数控机床的大量需求，数控机床的应用范围在不断扩大并不断发展以更适应生产加工的需要。“十二五”是国产数控机床发展的一个新机遇期，全球已经走出金融危机造成的经济最困难时期，国内需求拉动的效果非常明显。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项已全面启动和实施。 数控车床是在数控机床中占有比例较大、自动化程度较高、结构较复杂的先进加工设备，因此有必要了解数 控车床技术发展现状和趋势，为进一步促进我国数控车床的发展、提高我国数控车床技术水平做好准备 1。 二、数控机床的发展趋势 精度化、高可靠性 高速化 :提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化 :其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级 (高可靠性 :一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束 2。 数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工 精度，提高生产的柔性。 络化 智能化的内容包括在数控系统中的各个方面 :为追求加工效率和加工质量方面的智能化 ;为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化 ;简化编程、简化操作方面的智能化 ;还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。 成化 当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是 :从点 (数控单机、加工中心和数控复合加工机床 )、线 (面 (工段车间独立制造岛 体 (布式网络集 成制造系统 )的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。 机床复合化程度越来越高，一台复合式机床就相当于一条生产线。 范的建立 文献综述 三、数控机床国内现状及不足 我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有 1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品 种类别和主要的锻压机械。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期 3。 目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在 8000 10000r/上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用技术，很多企业已开始和计划实施应用 电子商务。 长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术 受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了 5高、精、尖技术方面的差距则达到了 10时我国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，我国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展 4。 国内现状的不足组要体现在以下四个方面 我国数控机床产业化低，与国外发达国家数控机床产业相比仍有很大差距。 国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。要注重国外先进技术的引进、消化、吸收与自主创新能力提高的有机结合。 严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，造成数控机床领域共性关键技术的持续创新能力不足。美、德、日三国是技术最先进、经验最多的国家。美国的特点是网罗世界 人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。 适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系尚未形成，无法有效整合相关技术、产业和资源优势，形成合力开展联合攻关，共同打造技术创新平台。数控机床的机械结构设计、制造的配套环节、集成技术和制造工艺等方面比较落后。据统 文献综述 计，我国大型高性能超精机床每年生产不足千台，不到德国、日本的 1/205。 四、数控机床国外发展现状 米控制已经成为高速高精 加工的潮流。 空航天等行业。 结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。 间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。 传统的激光干涉仪相比 ，对机床误差的补偿精度能够提高 3 4 倍，同时效率得到大幅度提升。 术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。 五关于数控车床的传动精度 数控机床的加工精度最终要靠机床本身的精度来保证 ,数控机床精度包括几何精度、定位精度、重复定位精度和切削精度。几何精度 ,又称静态精度 ,是综合反映数控机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。数控机床几何精 度检验使用的检验工具和检验方法类似于普通机床 ,但检测要求更高。定位精度 ,是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下 ,运动所能达到的精度。根据实测的定位精度数值 ,可以判断出机床自动加工过程中能达到的最好的工件加工精度。重复定位精度 ,是指在数控机床上反复运行同一程序代码所得到的位置精度的一致程度。切削精度 ,是对对机床的几何精度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。上述精度主要由数控系统和机床生产厂家在生产制造过程以及机床安装调试过程中予以保证 ,但数控机床的定位精度和重复定位精度会随着机床的使用而发生较大的 变化 ,因此在机床的使用过程中 ,定期或在有必要的时候对定位精度和重复定位精度进行检验是数控从业人员必须掌握的技术。笔者提出了一种在生产实际中应用方便而且能够完全满足检验要求的定位精度和重复定位精度检验方法 6。 文献综述 六 数控车床的进给传动方式用于伺服电动机驱动，通过滚珠丝杠带动刀架完成纵向（ Z 轴）和横向（ X 轴）的进给运动 7。 数控机床的直线运动定位精度和分辨率必须达到微米级，回转运动的定位精度和分辨率必须达到角秒级，伺服电动机的驱动转矩，尤其是起动、制动 时的转矩也很大。假 设传动部件的刚度不强，一定会使传动部件发生弹性变形，影响系统的定位精度、动态稳定性和响应快速性。而加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧，进行预拉伸等，均为提高传动系统刚度的有效办法 8。 驱动电动机，传动部件的惯量直接决定进给系统的加速度，这是影响进给系统快速性的主要原因。尤其是高速加工的数控机床，因为对进给系统的加速度要求比较高，所以，在满足系统强度和刚度的条件下，要减小零部件的质量、直径，以降低惯量，提高快速性 9。 在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，所以，要采取有效措施消除传动系统的间隙。消除传动部件间隙的措施是对齿轮副、丝杠螺母副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及支承部件进行预紧或消除间隙。而采取措施后将可能增加摩擦阻力，降低机械部件的寿命，因此，必须统筹各种因素，使间隙减小到允许范围。 进给系统的摩擦阻力会降低传动效率，产生发
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