开题报告--CK6163数控车床控制系统的设计.doc

CK6163数控车床控制系统设计 1、金融危机爆发以来，国际机床市场不断下滑，国内经济型数控机床市场也受到了相当大的影响，产销量大幅下降。虽然数据显示2009年上半年已经止住下滑趋势，略微回升，但研究应对策略依旧是当务之急。经济型数控机床是国内数控机床行业发展的起步产品，发展时间比较长，生产企业对此类机床的技术掌握情况和生产能力也都比较成熟。?正因为如此，加之其在国内拥有大量的市场空间，金融危机爆发之前的产量较大。但从去年金融危机以后的总体情况来看，国内经济型数控机床生产企业的生产能力明显过剩。最近中国机床工具工业协会的调研结果中得到的企业生产状况显示，主要生产经济型数控机床的企业受到的冲击比较大，尤其是一些产品档次比较低、产量比较大的企业受到的冲击更大，甚至出现部分企业限产的现象。造成这种情况出现的主要原因还是因为市场需求在减少，加上经济型数控机床的生产能力比较强，生产企业比较多，竞争比较激烈，同时经济型车床、钻床和铣床的出口量下降比较严重，部分产品出口转内销，进一步加剧了国内市场竞争。而对于产品档次比较高的企业来说，受到的冲击就不是很明显，特别是高精尖的高档机床依旧是供不应求。2、2.1、主要内容 本设计内容是对CK6163数控车床的机械部分设计和利用MCS-51系列单片机，对纵、横向进给系统进给进行开环设计。使其在纵向和横向具有直线和圆弧插补的功能，驱动元件采用电液脉冲马达，传动系统采用滚珠丝杠，使车床进行精确动作，能进行内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、圆柱螺纹和圆锥螺纹等加工。机床主轴的起动，停止和变速，纵向和横向进给运动的行程和速度，刀具的变换和冷却，都可以自动控制。并具有直线、锥度、直螺纹和锥螺纹等自动循环机能。 2.2、CK6163数控车床设计的目的 针对题目使学生得到机械原理、机械设计、控制原理、CAD、微机原理、常规电气控制原理、检测技术等课程的综合训练。 针对题目使学生掌握机械装备工程设计的一般方法及一般规律，获得综合运用所学的基础知识解决实际问题的方法、工作思路等主要方面的训练。 培养学生独立调查研究、科技检索、方案论证、规范化科技写作等方面的能力 2.3、研究方法 对现有文献分析，查阅现有国内外有关经济型数控车床的参考文献资料，深刻理解现有数控车床控制系统的运动原理以及控制方法，设计过程中充分借鉴现有的优良结构，在此基础上进行创新性设计。 重视理论分析，认真学习与数控系统相关的理论，对基本数控系统和机械结构有十分的了解。 提出两种以上的设计方案，并进行探讨选择出最优方案然后进行优化。这个阶段很重要，要时常与指导教师及其他老师共同探讨。 在前期充分论证的基础上对其进行详细设计，主要对该机构中的创新点及相关附件进行设计，充分利用现有成形的机构，不做无用功。 设计时充分使用指导教师以及身边其他技术人员的人力资源，不盲目设计。 理论与实际相结合，力求设计满足经济行和可行性要求，使设计真正满足工程化的要求。 3、课题设计的关键问题及系统总体方案的拟定 3.1课题设计的关键问题 3.1.1伺服系统的选择 伺服系统分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。半闭环控制系统和闭环控制系统都具有检测装置，伺服控制精度都比开环系统高，但系统造价也高于开环结构且调试也不太容易。而开环系统不带检测装置，指令是单方向传送的，结构简单，成本低廉，容易掌握，调试和维修都比较简单，符合经济型数控机床的加工精度要求不高的性能。因此，为了简化结构，降低成本，采用电液脉冲马达开环控制系统。 图3.1开环控制系统 3.1.2执行机构传动方式的确定 为实现机床所要求的分辨率，采用电液脉冲马达经齿轮减速再传动丝杠，确保数控系统的传动精度和工作平稳性，应尽量减少摩擦力，而采用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负载的结构来提高传动刚度，齿轮传动也要采用清除齿侧间隙的结构。 电液脉冲马达是指由步进电机和液压伺服机构（即扭矩放大器）所组成。由步进电机接收数字控制装置发出的脉冲信号，把它转换或角位移。经液压随动阀和油马达组成的伺服机构做功率放大后，驱动机床工作台或刀架，使之进行精确定或作进给运动。电液脉冲马达具有角位移准确、反应迅速、调整范围广等优点。是当前数控系统中特别是开环系统中比较理想的伺服元件。电液脉冲马达广泛应用在自动控制、同步控制和各种数控机床上。 图3.2数控系统进给伺服系统控制框图 3.2、系统总体方案的拟定 在点电机的驱动下，通过变速机构，在主轴脉冲发生器的作用下，通过俩个电液脉冲马达各控制横向和纵向的进给机构。 3.3系统总体方案框图 4、5、 3.20～3.28 开题报告 3.30～3.31 初步方案设计 4.1～4.10 系统设计草图 4.11～4.30 关键结构设计 5.1～5.10 具体