89336—陈前程—数控车床轴类零件的精确度控制设计

1、重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文开题报告论文题目：数控车床轴类零件的精确度控制设计考生姓名：陈前程准考证号:011809103361专业层次：本科段院 系）：机械与电子工程学院 指导教师：张下炼职 称：讲师重庆科技学院二 O年七月三十日目的：在已有的普通数控车床加工基础上，采用提高刀具的性能、提高数控车床的制 造精度、提高数控车床的位移检测装置的精度、减少机床的热变形、数控车床有关 精度的一些补偿以及高精度软件插补的轨迹控制等方法提高了数控车床加工零件的 精确度，并使数控车床达到了较为理想的控制效果。意义：数控机床是实现先进制造技术的重要基础装备，它关系到国家发展的战略地 位。因此，立

2、足国内实际，加速发展具有较强竞争能力的国产高精度数控机床，不 断扩大市场占有率，逐步收复失地，便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家 所面临的重要任务为完成这一任务，必须攻克若干关键技术，但其中最关键的一项是数控机床的 高精度轨迹控制技术。因此，我们从高速高精度插补、高速高精度伺服控制和信息 化轨迹校正等诸方面，对高速高精度轨迹控制技术进行了系统研究，并以此为基础 加强了新型数控系统和高精度数控机床的开发。本文将介绍所取得的部分结果。国内外发展情况：随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了 迅速发展，数控车床的高频高分辨率采样插补技术已经进入一个崭新的时代，其应

3、用越来越广。随着人们对其要求的提高，数控技术得到了快速发展，数控机床及由 数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的 发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精 度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先 河，因此数控技术成为了先进制造技术中的一项核心技术。课题任务: 采用提高刀具的性能、控技术成为了先进制造技术中的一项核心技术。其控制技术 从最初的开环控制发展到全闭环控制，精度有很大的提高。但是，数控车床在加工 复杂高精度零件的时候还未完全满足要求，因此必须通过持续的研究，不断的提高 数控车床对零件的加

4、工精度。课题重点内容：刀具的制造误差对加工精度的影响，根据刀具种类不同而异。当采用定尺寸刀 具如钻头、铰刀、拉刀、键槽铣刀等加工时，刀具的尺寸精度将直接影响到工件的 尺寸精度；当采用成形刀具如成形车 刀、成形铣刀等加工时，刀具的形状精度将直 接影响工件的形状精度；当采用展成刀具如齿轮滚刀、插齿刀等加工时，刀刃的形 状必须是加工表面的共轭曲线，因此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度； 当采用一般刀具如车刀、镗刀、铣刀等的制造误差对零件的加工精度并无直接影 响，但其磨损对加工精度、表面粗糙度有直接的影响。课题的实现途径：通过提高数控车床的导轨和主轴等的制造精度，减少机床的热变形，提高刀具 的性

5、能，提高位移检测装置的精度及分辨率以及采用高精度轨迹控制等方法构成高 精度数控车床。在这类数控车床中，以高频高分辨率绝对式采样插补算法生成刀具 希望轨迹，为实现高精度轨迹控制奠定了信息基础。通过对机床运动部件进行双位 置闭环控制，既有效抑制了非线性因素的影响，保证了机床可靠稳定工作，又可获 得较高的动态性能，由于各坐标的位移精度由检测装置决定，因此能彻底的排除传 动误差对刀具运动轨迹精度的影响，有效保证了实际轨迹与希望轨迹保持一致。在 此基础上，通过信息化轨迹误差校正，能有效的提高数控车床检测装置的精度并抑 制了几何误差对轨迹精度的影响，从而使机床可在环境恶劣的生产条件中长期高精 度稳定运行。

6、实际应用证明，由高精度轨迹控制构成的数控机床在复杂精密零件加 工方面具有良好的效果。因此为提高数控机床的加工精度的探索寻求出一条有效的 途径。预计可能遇到的困难：在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之 间的相对运动关系遭到破环，也使机床精度下降。对于数控机床来说，因为全部加 工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。提出解决问题的方法：1. 减少发热机床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出 去。2. 控制温升在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除 机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以

7、必须通过良好的散热和 冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在机床的发热部位强 制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这 样可以减少由于温差造成的翘曲变形。工作条件：首先，通过这几年的大学学习，我在这方面已经积累了一定的的经 验，对本课题所涉及的相关学科有了一定的了解，具有了相关的理论基础；学院图 书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和期刊等；还提供了网络化的机房，便于 查找网络资源。为完成本设计需要相关专业的工具书供查阅，需要计算机的计算，实验室的具 体验证及调研等设备。主要参考文献 由指导教师指定）：1 罗学科，谢富春，数控原理与数控机，0-

8、14页，北京：化学工业出版社，2004年2 何玉安主编,数控技术及其应用，17-25页，北京：机械工业出版社，2004年3 朱晓春主编，数控技术，85-126页，北京：机械工业出版社，2004年4 林宋，田建君，现代数控机床，10-19页，北京：化学工业出版社，2003年王春海编著，数字化加工技术，76-93页，北京：化学工业出版社，2003年 杨明华，论数控机床精度的检测，重庆：西南交通大学出版社，2009年7 王侃夫著，数控机床故障诊断及维护，北京：机械工业出版社，2001年8 孙伟著，数控设备故障诊断与维修技术，北京：国防工业出版社，2006年9 王永章等编著，机床的数字控制技术，75-101页，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995 年10 樊锐，数控刀具磨床体系结构研究，40-56页，北京：北京航空航天大学，1995年同组设计者及分工： 无论文工作的进度计划 或工作方案分析）由指导教师确疋）起止时间进度安排备注2018.6.10-6.8选题2018.6.9-6.20兀成开题报告2018.6.21-6.30完成目录201