试题-开题报告-普通CA6140车床的经济型数控化改造设计

毕 业 设 计 开 题 报 告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 1、 数控机床发展简史 国外利用数字计算机进行控制加工是从 40 年代开始的。 1952 年美国麻省理工学院在一台立式铣床上装了一套试验性的数控系统，成功地实现同时控制三轴的运动，它成了世界上第一台数控机床。此后，从 60 年代开始，其他一些工业国家如德国、日本等陆续地开发生产及使用数控机床。 1974 年微处理机直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和大力发展。随着数控机床的功能越来越完 善，可靠性和性能越来越高，它在制造业中逐渐担当了越来越重要的角色。 我国数控机床的研制是从 1958 年开始的，经历了几十年的发展，直至 80 年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 2、数控化改造的意义及要求 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原 有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。这样既可以提高加工生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入，减轻工人的劳动强度，缩短订购新的数控机床的交货周期时间。实践已经证明普通车床的经济型数控改造具有重大的实际价值，为此，在旧有车床上进行数控改造有着较好的市场前景。 本课题来源于生产实践。将 普通车床改造成经济型数控车床，应能实现 床原有功能，在机床的精度、性能等方面除保持原来状况外还有所提高。在整个设计过程中满足以下几点要求： a横向（ X 向） 进给脉冲当量为 脉冲； b进给速度范围：向 3 1000mm/无级调速） 快进速度： X 向 1000 3000mm/任意设定； 向进给系统由微机实现开环控制，两轴联动； 有切削螺纹的功能； 本低。 该设计的总体思路是采用以 8031 单片机为核心的数控装置控制加工过程。微机 通过 I/O 接口发出驱动脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子带动滚珠丝杠转动，从而使工作台产生移动，实现纵向、横向的进给运动。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流较大，如果将 I/O 输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰，轻则影响单片机程序运行，重则导致单片机接口电路的损坏，所以在接口电路与功率放大器之间加上隔离电路，实现电气隔离。 3、 总体方案设计 由于该设计是经济型数控改造，在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。 械部分改造 横向进给机构的改造：拆掉原手动刀架和小拖板，安装上数控刀架；拆掉普通丝杆、光杆进给箱和溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，采用一级齿轮减速，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。 控系统部分设计 数控系统按运动方式分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续 (轮廓 )控制系统根据设计要求， 床要加工复杂零 件轮廓，其各坐标轴的运动有着确定 的函数关系。根据设计要求，本微机数控系统采用连续控制系统。 采用以步进电机驱动的开环控制。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济型数控设备中。 采用简易数控装置，以步进电机为驱动机构，实现在微机控制下的自动加工。其工作原理是：根据加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机在监控程序的管理下工作，并通过专用控制程序，把用户加工程 序转化成一定频率和数量的脉冲信号，经驱动电路放大后驱动纵横向二台步进电机转动，通过机械接口传动丝杠实现刀架纵、横两个方向的频率。自动回转刀架由单片机发出换刀转位指令，由自动刀架驱动电源驱动三相电机使刀架松开、抬起、旋转后再自动锁紧而完成转位换刀过程。 该经济型微机数控系统采用步进电机作为驱动元件。微机通过 I/O 接口发出驱动脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子 带动滚珠丝杠传动，丝杠转动使工作台产生移动。 综上所述，本设计改造的总体方案为：采用 片机对数据进行计算处理，由 I/O 接口输出步进脉冲，步进电机经一级齿轮减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。数控改造后的车床不仅提高了原车床的精度和自动化程度，达到快速调整且仍能保持车床的通用性，而且提高了原车床的功能，利用数控方法准确地加工任意面的旋转体。 参考文献： 1郝忠军 ， 综合作业指导书 ， 机械部工程师进修大学电气学院出版 社 1995 2张君安，机电一体化系统设计， 兵 器工业出版社。 1997 8 3任为民 ， 电子技术基础课程设计 ， 中央广播电视大学出版社。 4陈婵娟 ， 数控车床设计 ， 化学工业出版社 2006 5张建民 ， 机电一体化系统设计 ， 高等学校机械工程及自动化 6伍宏 ， 常用机械设备及电气控制 ， 广东科技出版社 2001 7姜培刚 ， 机电一体化系统设计 ， 机械工业出版社 2003 8北京航空学院机械加工教研室 ， 数控机床的结构与传动 。 国防工业 9戴曙 ， 金属切削机床设计机械工业出版社 198l 10赵永成 ，机械制造装备设计 中国铁道出版社 11冯辛安 ，机械制造装备设计 机械工业出版社 12王启义 ，机械制造装备设计 冶金工业出版社 13熊光华 ， 数控机床 机械工业出版社 14张起苏 ，数控原理及典型数控系统 高等教育出版社 15夏田 ， 数控机床系统设计 化学工业出版社 毕 业 设 计 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）： 总体方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。 （ 1）数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求 床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。 （ 2）伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。 因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。 （ 3）数控系统的硬件电路设计 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性 能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。 在设计的数控装置中， 选择是关键，选择 考虑以下要素： 1. 时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关； 2. 可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关； 3. I/O 口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定 我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是 列单片机，主要 是因为它们的配套芯片便宜，通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以 列单片机， 51 系列相对 48 系列指令更丰富，相对 96 系列价格更便宜， 51 系列中，是无 8051，8751 是用 替 8051。目前，工控机中应用最多的是 8031 单片机。本设计以 8031 芯 片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统 。 附件：参考文献格式 学术期刊 作者 论文题目 期刊名称，出版年份，卷 (期 )：页次 如果作者的人数多于 3 人，则写前三位作者的 名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如： 1 李峰 ， 胡征 ， 景苏等 . 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展 . 无机化学学报， 2001, 17(3): 315324 2 of 2001,233:5 7 学术会议论文集 作者 论文题目 文集编者姓名 学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次 例如： 3 司宗国 ， 谢去病 ， 王群 重子湮没快度关联的研究 见赵维勤，高崇寿编 第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心， 1996： 105 图书 著者 书名 版本 出版地：出版者，出版年 页次 如果该书是第一版则可以略去版次。 例如： 4韩其智 ， 孙洪洲 群论 北京：北京大学出版社， 1987 101 预印本 作者 论文题目 预印本编号（出版年份） 例如： 5uo to 810548(1998) 学位论文 作者 论文题目 学 士 (或硕士、博士 )学位论文 . 出版地：出版者，出版年份 例如： 6 陈异 . 纳米粒子形