数控铣床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：数控铣床控制系统的设计与研究指 导 教 师: 2009 年 3 月 22 日开题报告填写要求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 随着社会生产与科学技术的迅猛发展，机械生产日趋精密且结构愈加复杂。这不仅增加了对机床加工精度要求，对机床加工的灵活性要求也变的更高。于是数控铣床应需而生。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，从1952年至今已发展了六代。本文介绍了数控机床的产生、发展，数控系统的产生、发展方向及现状等。关键词 数控机床 数控系统 发展 1 数控机床的一般情况1.1 数控机床的产生随着社会生产与科学技术的迅猛发展，机械生产日趋精密且结构愈加复杂。这不仅增加了对机床加工精度要求，对机床加工的灵活性要求也变的更高。仿型机床基本解决了小批量、复杂零件的自动化加工问题。但是靠模的制造、安装和调整要花费许多劳力，而且为小批量生产甚至单件制造靠模也很不经济。另外，仿型机床生产出的零件误差受靠模制造误差的影响，不能满足一些高精度零件的加工要求。随着微电子技术、自动信息处理技术、数据处理以及电子计算机技术的发展，给自动化技术带来了新的理念，推动了机械制造自动化的发展1。于是，第一台数控机床是为航空工业制造复杂零件的需要而产生。1.2 数控机床的组成 （1）控制介质 （2）数控装置 （3）伺服系统 （4）机床本体1.3 数控机床的特点（1）提高加工精度，产品质量稳定（2）提高生产效率（3）提高了加工零件的适应性、灵活性（4）减轻工人劳动强度（5）提高生产管理水平2 数控技术的发展与现状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，从1952年至今已发展了六代。1952年研制成功了第一台数控机床，其数控系统全部采用电子管元件，称之为第一代数控系统。 1959年在数控系统中广泛采用晶体管分离元件和印刷电路板，这使数控系统步入第二代。1965年出现了小规模集成电路，使得数控系统可靠性更高，数控系统发展到了第三代。以上三代都采用专用控制计算机的硬接线数控系统，称之为硬线系统，统称为普通数控（NC）系统。随着计算机技术的发展，小型计算机的出现，比起专用控计算机，在经济上是合算的，在功能与可靠性上也提高了很多，于是，1970年在美国芝加哥机床展览会上首次出现了采用小型计算机替代专用控制计算机的数控机床，即计算机数控（CNC）系统。标志了第4代系统的出现。后来到1974年出现的微处理器技术为特征的数控系统称为第五代。1990开始出现第六代采用工业PC的开放式CNC系统，该系统优点主要有： (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。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微型机上就可以实现。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24。当今世界的各种数控系统大致可分为以下4种类型：(1)传统专用型数控系统 。这类数控系统的硬件由数控系统生产厂家自行开发，具有很强的专用性，经过了长时间的使用，质量和性能稳定可靠，目前还占领着制造业的大部分市场。但由于其采用一种完全封闭的体系结构，往往存在以下缺点：（a）用户的应用、维修以及操作人员培训完全依赖于数控系统生产厂家，系统维护费用较高；（b）系统功能的扩充以及更新完全依赖于公司的技术水平，周期比较长；（c）大量市售廉价通用软硬件在专用数控系统上无法使用，功能比较单一5。 因此，随着开放式体系结构数控系统的不断发展，这种传统专用型数控系统的市场正在受到挑战，市场份额已经在逐渐减小。 (2) PC嵌入NC结构的开放式数控系统。如FANUC16i/18i, Simens840D,NumIO60等数控系统。这类数控系统与传统专用型数控系统相比，结构上具备一些开放性，功能十分强大，但系统软硬件结构十分复杂，系统价格也十分昂贵，一般的中小型数控机床生产厂家没有经济能力去购买。(3) NC嵌入PC结构的开放式数控系统。这种数控系统的硬件部分由开放式体系结构的运动控制卡与PC机构成。运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC 控制能力。如日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC。这种数控系统的开放性能比较好，并且对功能进行改进也比较方便，系统的控制功能主要由运动控制卡来实现，机床硬件发生改变时，只需要修改相应部分的控制软件，并且系统性价比也比较高，能够满足大多数的数控机床生产厂家的需要68。 (4)全软件型的开放式数控系统。这是一种最新型的开放式体系结构的数控系统，所有的数控功能(包括插补、位置控制等)全部都是由计算机软件来实现的。与前几种数控系统相比，全软件型开放式数控系统具有最高的性价比，因而最有生命力。其典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、德国Power Automation公司的PA8000NT，以及NUM公司的NUM1020系统等9。数控技术的发展趋势：(1)性能方面的发展趋势（a）高速高精度高效 （b）柔性化（c）工艺复合和轴化（d）实时智能化(2)功能发展方面：（a）用户界面图形化（b）科学计算可视化（c）插补和补偿方式多样化（d）内置高性能PLC（e）多媒体技术应用(3)体系结构的发展：（a）集成化（b）模块化（c）网络化（d）开放式闭环控制模式103 结语 在社会与科技高度发达的今天，各类机械零件必定更多样化，形状也将更加复杂，对数控机床的要求也不断提高，尽管国外一直对我国封锁一些关键技术，但我们国家靠自身不断努力，也掌握了部分关键技术。我相信，总有一天我们的数控技术会达到世界先进水平，为我国成为世界强国做出一份贡献。参 考 文 献1 冯勇,霍勇,等.现代计算机数控系统M.北京:机械工业出版社.1996.1315.2 黄新燕.机床数控技术及编程M.北京:北京理工大学出版社.2006.910.3 孙竹.数控机床编程与操作M.北京:机械工业出版社.1997.3.4 阳含和.机械控制工程M.北京：机械工业出版社.1986.7578.5 王侃夫.数控机床控制技术与系统M. 北京：机械工业出版社.2002.2728.6 黄道业.数控铣床（加工中心）编程、操作及实训M.合肥：工业大学出版社.2005.9.7 郑盛新.数控机床与编程M .合肥：工业大学出版社.2005.8.8 白恩远.现代数控机床伺服及检测技术M .国防工业出版社.2005.9 王爱玲,张吉堂,等.现代数控原理及控制系统M.北京：国防工业出版.2005.45.10 谬效果.数控技术M.湖北：科学技术出版社.2003.78. 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）：随着中国经济的迅速发展，数控设备的需求越来越多，对于机械工程与自动化专业方向的学生而言，对研究数控机床的控制系统是十分必要的。本课题目的主要通过学生系统地对数控铣床的控制系统（以FUNAC OI-MC系统为例）进行集成设计，使学生能够综合利用大学四年所学的专业知识，完成数控铣床的控制系统的集成设计，充分掌握数控铣床控制系统的总体设计、数控系统的驱动单元设计、数控系统的电路设计、操作面板的设计以及PLC程序的编制以及其他标准件（电机、接触器、断路器等）的选型设计，为即将走向工作岗位奠定一个坚实的基础。争对本设计，我决定：(1)首先要收集国内外在粉碎机方面的先进成果，对这些先进的成果加以总结学习，并到南通机床厂进行相关内容调研；(2)总结相关信息，进行数控铣床控制系统的总体设计；(3）进行数控铣床控制系统驱动单元的设计；(4)完成数控系统的电路设计；(5)设计操作面板；(6)编制部分PLC输入原理图；(7)最后对其他标准件（电机、接触器、断路器等）的选型设计。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计09/08 20:02 3kN微型装载机设计09/20 15:09 45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32 5吨卷扬机设计10/30 17:12 C620轴拨杆的工艺规程及钻2-16孔的钻床夹具设计09/21 13:39 CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计83100308/30 15:37 CPU风扇后盖的注塑模具设计09/20 16:19 GDC956160工业对辊成型机设计08/30 15:45 LS型螺旋输送机的设计10/07 23:43 LS型螺旋输送机设计09/20 16:23 P-90B型耙斗式装载机设计09/08 20:17 PE10自行车无级变速器设计10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造09/08 20:20 T108吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计09/21 13:39 X-Y型数控铣床工作台的设计09/08 20:25 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