数控车床的控制系统的设计与研究开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：数控车床的控制系统的设计与研究指 导 教 师: 开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标gb/t 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本次设计课题是ck6141数控卧室车床，ck是数控车床，61是卧式车床，41是床身上最大工件回转直径为410mm。 此次设计包括数控批机床的总体布局设计；数控系统驱动单元的设计；数控系统电路的设计；操作面板的设计与plc程序编制；其它标准件（电机，接触器，断路器等）的选型设计等。关键词 数控车床 数控系统 发展 1 ck6141的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为nc阶段,里面包括: 第1代：1952年的电子管; 第2代：1959年晶体管分离元件；第3代：1965年的小规模集成电路；第二个阶段为cnc阶段,里面包括: 第4代：1970年的小型计算机；第5代：1974年的微处理器； 第6代：1990年基于个人pc机(pc-baseo)，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数控系统, 第6代的系统优点主要有：(1)元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到5万小时以上；(2)基于pc平台，技术进步快，升级换代容易；(3)提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域(如cad、cam、capp，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等)；(4)对数控系统生产厂来说, 提供了优良的开发环境，简化了硬件。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高12。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，pc微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现3。在美国首先推出了基于pc微机的数控系统，即pcnc系统，它被划入为所谓的第六代数控系统4。从1952年第一台数控机床在美国问世，至今已有40多年的历史，计算机数控（cnc）从70年代中期出现，到现在也已有20多年了，数控技术日趋成熟5。特别是近几年来微型计算机、微电子工业及电力电子工业的迅速发展，微型计算机与cnc技术的紧密结合，使得开发和生产cnc系统的技术被越来越多的自动化装备生产厂所掌握。因此，就当今全世界范围来说，cnc技术已经不再被少数几个国家的几个cnc系统生产厂所垄断6。到80年代末，几乎每个工业发达的国家都有了自己的数控设备生产厂，生产满足各自国家数控机床及其他机械装备所需要的数控系统。甚至很多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分出售数控系统。因此，cnc系统生产厂之间的竞争为激烈，数控技术的发展进入了新的阶段7。1.1 数控技术数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展8。当代数控技术发展的特点是：（1） 广泛地应用微机资源；（2） 小型化以满足机电一体化的要求；（3） 改善人机接口，方便用户使用；（4） 提高数控系统产品的成套性；（5） 研究开发智能型数控系统；（6） 根据市场需要，开发适销对路的数控产品；（7） 开发新的数控产品9。1.2 数控系统的性能、功能和体系结构三方面的发展趋势 数控技术的发展趋势：1.2.1 性能方面的发展趋势（1）高速高精度高效（2）柔性化（3）工艺复合和轴化（4）实时智能化101.2.2 功能发展方面（1）用户界面图形化（2）科学计算可视化（3）插补和补偿方式多样化（4）内置高性能plc（5）多媒体技术应用111.2.3 体系结构的发展（1）集成化（2）模块化（3）网络化（4）开放式闭环控制模式121.3 近年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步 （1） 高速化由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由 3000r/min4000r/min提高到8000r/min10000r/min，铣床和加工中心主轴转速由4000 r/min8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上快速移动速度由过去的10m/min20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0.5g（重力加速度）提高到1.5 g2.5g，最高可达15g，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。（2） 高精度化数控机床的定位精度已由一般的0.01mm0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005m0.01m，最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。（3） 复合加工、新结构机床大量出现如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。（4）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m/min，加工铝件能达5000m/min。 （5）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流13。 参 考 文 献1 郑传礼. 数控的现状与发展j. 兵工自动化，1997，03： 23-33.2 富大伟, 刘瑞素. 数控系统m. 北京: 化学工业出版社, 2005. 5-6.3 黄勇, 陈子辰, 王文. 机床数控系统的发展趋势j. 机械，1997，01： 47-49.4 刘永生. 数控机床的分类与发展趋势j. 无线电通信技术，1998，05： 55-58.5 吴敏镜. 现代数控机床的特点和发展趋势j. 新技术新工艺，1997，03： 19-21.6 高文章. 数控机床的技术发展趋势j. 制造技术与机床，1995，10： 43-46.7 廖勇, 黄容申. 数控机床发展现状及趋势j. 重庆石油等专课学校学报，2002，02： 33-34.8 李宏胜. 现代数控系统的技术特点与发展趋势j. 制造也自动化，2002，11： 3-4.9 姜家吉, 周学才. 数控技术的发展趋势j. 深圳信息职业技术学院学报，2003，02： 37-40.10 周自强. 机床数控系统的发展趋势j. 丹东师专学报，1997，01： 42-43.11 洪钟洲. 数控系统的发展现状和趋势j. 机电一体化，1996，04： 15-18.12 孙荣创. 数控技术及装备的发展趋势及策略j. 中国科技信息，2006，12： 121-122.13 伦杰慧. 试述数控技术的发展趋势及对策j. 黑龙江科技信息，2007，06： 28. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 ck6141数控卧式车床的拟定（1）数控车床控制系统的总体设计；（2）数控车床控制系统驱动单元的设计；（3）数控系统的电路设计；（4）操作面板的设计与plc程序编制；（5）其他标准件（电机、接触器、断路器等）的选型设计；（6）机械零件图纸5