小型数控工具磨床控制系统设计开题报告

南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目 ： 小型数控工具磨床控制系统设计 专 业： 自动化（数控技术应用） 班 级： 数控 034 学 号： 203031023 学生姓名： 鞠 磊 指导教师： 华茂发 副教授 2007 年 3 月附录 A：本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名鞠磊 学 号 203031023 专 业 自动化（数控技术应用）指导教师华茂发 职 称 副 教 授 所在院系 自动化学院课题来源自拟课题 课题性质 工程设计课题名称小型数控工具磨床控制系统设计毕业设计的内容意义 课题研究的内容：设计一种小型经济型数控工具磨床，其主要要来刃磨未知参数螺旋齿刀具，也可以刃磨其他刀具。设计出的工具磨床控制系统必须具备足够的存储空间，用来存储系统程序和加工程序。控制系统要具备人机交互能力，所以需设计显示电路和键盘扫描电路。控制系统要控制步进电机工作，要设计电机脉冲输出电路。要设计出多种工作方式的选择电路，并按照实际磨床工作要求扩展 I/O 口，按照数控工具磨床工作要求进行小型数控工具磨床控制系统设计。毕业设计的具体内容：1、控制轴数：四轴（X 轴、 Y 轴、Z 轴、C 轴） ；2、扩展存储器：程序存储器和数据存储器；3、显示器：字母静态显示电路和数字动态显示电路；4、编辑键盘：矩阵式键盘扫描电路；5、I/O 接口：采用集成电路扩展多个输入输出口。课题研究的意义：数控技术是现代先进制造技术的核心，数控机床又是数控技术在机械制造业先进产品的代表，是机械制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。众所周知，机床是受固定资产投资影响较大的投资类产品。在目前国内固定资产投资大幅增加的情况下，为机床行业的发展提供了又一次难得的机遇。其中数控磨床是很多行业精密生产加工必备的设备，尤其是随着客户对产品的加工精度及交换时间要求越来越严格的情况下，各行业对数控磨床的采购及使用逐年增加。这一毕业设计也是对我们这四年学习成果的检验，要求我们把所学的各种知识灵活运用，把理论和实践结合起来，完善我们的知识体系。通过毕业设计，能够系统的掌握单片机的硬件结构，并能够利用单片机的功能来进行一些外扩硬件电路系统的设计,完整的了解整个数控磨床的运动控制原理包括工作过程以及数控磨床控制系统的基本硬件结构。同时通过这一期间的大量阅读和查找资料让我能够对数控磨床的安装，应用和维护有更深刻的了解和认识。文献综述目前，在工厂刃磨刀具时，对操作者的要求很高，且手工刃磨难以保证刃磨精度，刃磨效率低。而工厂内讲究的就是效率与精度，通过单片机技术设计一个数控磨床可以提高效率和精度。文献1详细介绍了数控刃磨的工作原理和磨床硬件结构图；文献23介绍了单片机的 内外部结构，引脚的含义和工作方式，以及编程方式，讲述了一些常见的芯片内外结构，及其芯片本身的逻辑作用。通过此书可以设计中熟练的运用一些常用芯片；并介绍了硬件电路和接口技术，给出很多工程实例，包括硬件和软件，为课题设计打开了思路和指引了方向；文献45具体讲述 MCX314的控制原理，基于它设计的机床数控系统的软、硬件方法。书中所有电路和软件例程都通过测试；文献67讨论了常用的模拟电路，全面讲述了电力电子原器件的使用和作用，设计电路图里虽没有整流等电路，但也有电路的通断，和使用到三极管和二极管的地方。文献8介绍了众多通用集成电路芯片的引脚与功能；文献 9说明了集成电路的功率要求；文献10讲述了整个自动化的工艺流程，讲述了国外的数控机床的现状及发展；文献1112叙述了 Protel99 绘图软件的使用方法，把设计出的电路图绘制出来，并转变成 PCB 图，通过此书可以完成后期的画图，使 用 电 脑设 计 电 路 原 理 图 和 电 路 板 图 是 把 电 子 技 术 从 理 论 应 用 到 实 际 的 第 一 步 。参考文献：1、华茂发.未知参数螺旋齿刀具数控刃磨的讨论J.南京： 1997 年.2、何立民.MCS51 单片机应用系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社.1990.3、窦振中.单片机外围器件实用手册输出通道器件分册M.北京：北京航空航天大学出版社.2003 年.4、王福瑞.单片微机测控系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社 .1999 年.5、叶佩青.MCX314 运动控制芯片与数控系统设计M. 北京：北京航空航天大学出版社.2003 年.6、周良权.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社 .2002 年.7、王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）M.西安：西安交通大学出版社 .2005.7.8、王新贤.通用集成电路速查手册M.山东：山东科学技术出版社 .2002.9、余永权.单片机应用系统的功率接口技术M.北京：北航出版社 .1992.10、Mikell P. Groover. . Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing(Second Edition).北京：清华大学出版社M.2000.11、王廷才.电子线 CAD Protel99 使用指南M.北京：机械工业出版社 .2004 年.12、张义和.Protel PCB 99 设计与应用技巧J.北京：科学出版社 .2000 年.研究内容1、分析了数控磨床的运动控制原理，通过对数控磨床的工作方式和电路硬件的研究，并与相应的控制电路进行了一定的联系，学会用集成电路来设计控制系统。2、本课题对普通磨床的工作方式进行了研究，并结合单片机原理及接口技术的的应用，设计出数控磨床控制系统硬件结构，画出控制系统的原理图，并画出印制电路板（PCB）图。毕业设计研究的具体内容1） 、设计传动系统的控制；2） 、学会扩展外部存储器；3） 、了解显示电路的设计，正确选择显示电路的方式；4） 、熟悉键盘扫描电路的原理，设计出编辑键盘电路；5） 、了解一些常用的接口集成电路，知道并行接口和串行借口的区别，使用串行接口扩展一些开关量的输入输出。6） 、要研究一些常用的模拟电路，确保电路正常工作。研究计划第一周（3.53.9）：熟悉课题； 第二周（3.123.16）：收集资料；第三周（3.193.23）：写毕业设计开题报告； 第四周（3.263.30）：拟定方案并修改方案；第五周（4.24.6）： CPU 扩展电路设计；第六周（4.94.13）：显示电路设计；第七周（4.164.20）：手动键盘和编辑键盘电路设计；第八周（4.234.27）：I/O 扩展电路设计；第九周（4.284.30）：用 PROTEL 绘制 CPU 扩展电路原理图；第十一周（5.75.11）：用 PROTEL 绘制其余电路原理图；第十二周（5.145.18）：绘制 PCB 图；第十三周（5.215.25）：英文资料翻译；第十四周（5.286.1）：撰写论文；第十五周（6.46.8）：修改论文，准备答辩材料；第十六周（6.116.15）：答辩。特色与创新本课题特色与创新如下：分析了数控工具磨床的工作方式，使用目前社会上流行的单片机技术来设计磨床的运动控制电路，虽然使用的是 8031 和 89C2051 单片机，但在控制功能上已经完全达到数控工具磨床的功能要求。在显示电路的设计中我用动态显示来取代静态显示，这样大大的节约了硬件使用成本，降低了设计成本，提高了数控工具磨床的性价比。1）采用数控循环刃磨，可减小磨削温