數(shù)控機床開題報告

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數(shù)控機床開題報告范文

　　數(shù)控機床是數(shù)字控制機的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。以下是小編特地收集的數(shù)控機床開題報告相關(guān)內(nèi)容，以供有需要的人參考！

數(shù)控機床開題報告范文

　　數(shù)控機床開題報告

　　一、課題概述、背景及意義

　　工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達(dá)20.8%，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。

　　微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 ②可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑤ 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。

　　機床的數(shù)控改造，主要是對原有機床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計，最終使機床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點：①節(jié)省資金。機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省60%左右的費用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 3至5倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

　　在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。

　　目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到3%。我國大量的普通機床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線，用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的`加工要求，所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。數(shù)控機床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機為驅(qū)動元件，無檢測反饋機構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機床數(shù)控化計劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例，研究機床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計，機床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應(yīng)用微機控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動強度�；谏鲜龇治觯菊n題的研究具有較高的現(xiàn)實意義。

　　二、主要研究內(nèi)容

　　1.普通車床數(shù)控改造方案的確定，進(jìn)行總體設(shè)計。

　　2.對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計、機床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計等。

　　3. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

　　4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。

　　5. 對影響伺服傳動精度的因素齒輪傳動精度、滾珠絲杠副傳動精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

　　6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機步矩角精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

　　三、擬解決的關(guān)鍵問題

　　1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分的設(shè)計與計算。

　　2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

　　3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來源及影響系統(tǒng)精度的因素。

　　4. 設(shè)計步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。

　　四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

　　1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分的設(shè)計與計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，運動部件慣量計算，步進(jìn)電機的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計算、滾珠絲杠副的剛度驗算等。

　　2. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

　　3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型，分別對伺服驅(qū)動元件的伺服精度、伺服機械傳動元件傳動精度進(jìn)行分析，分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床定位精度主要因素。

　　4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動設(shè)計，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的定位精度。

　　五、創(chuàng)新點

　　1. 運用機電一體化系統(tǒng)設(shè)計思路與方法進(jìn)行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計上達(dá)到有高的靜動態(tài)剛度;運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙;便于操作和維修。

　　2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素，分析影響機床機床定位精度的各項誤差來源，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機床結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

　　3. 運用步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，設(shè)計基于單片機控制的步進(jìn)電機的細(xì)分驅(qū)動電路，減小步進(jìn)電機的步距角及機床的脈沖當(dāng)量，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工精度，改善電機運行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。

　　六、課題預(yù)計目標(biāo)

　　1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究，進(jìn)行總體設(shè)計。

　　2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。

　　3. 研究提高機械傳動部件的傳動精度與剛度的方法，對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。

　　4. 設(shè)計一種基于單片機控制的步進(jìn)電機的細(xì)分驅(qū)動電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。

　　七、課題研究進(jìn)展計劃

　　預(yù)計本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個階段：

　　1. 2007年11月～2007年12月查看文獻(xiàn)資料并撰寫開題報告

　　2. 2007年12月～2008年03月收集相關(guān)方面的資料，以普通車床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計

　　3. 2008年03月～2008年04月學(xué)習(xí)機床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計等方面知識

　　4. 2008年04月～2008年07月進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖

　　5. 2008年07月～2008年08月學(xué)習(xí)機床控制精度等方面知識

　　6. 2008年08月～2008年09月對機床進(jìn)行精度分析

　　7. 2008年09月～2008年10月研究提高機床控制精度的措施

　　8. 2008年11月～2008年12月完成畢業(yè)論文

　　9. 2008年12月畢業(yè)答辯

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