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1、 开题报告题 目：400mm 车床纵向进给设计及总体设计专 业： 机电一体化 学 生： 王小龙 学 号： 指导教师： 杲立广 卢增民 时 间： 2011.9.13 一、选题意义1、理论意义本次设计的是纵向进给系统，完成了系统中的尺寸计算及结构设计，并对其进行一系列的校核，各项性能指标完全满足要求，说明设计的结构是合理的。然后选择轴承和电机，并设计了床身等。由于专业知识的限制，无法对复杂的数控系统进行设计，但是，通过选择合适的数控系统，对数控原理有了一定的了解，并掌握了数控系统的一些连接方法。最后完成了典型零件的数控程序编制，对程序的代码加深了印象，并对现代数控编程增进了了解。2、现实意义在数控
2、机床中，纵向进给系统是数控装置和机床的中问联接环节，是数控系统的重要组成部分。通常漫计进给伺服系统时必须满足一定的要求，才能保证进给系统的定位精度和静态、动态性能，从而确保机床的加工精确度。现代数控机床向着高速、高效率和高精度的方向发展，进给系统的设计要求也就越来越高，因此深入研究数控机床进给系统的机构特性和伺服系统的动静态特性，这对数控机床性能的提高具有重要的意义。二、论文综述1、理论的渊源纵向进给具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
3、随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。2、国外有关研究的综述从 1952 年第一台数控机床在美国问世，至今已有 40 多年的历史，计算机数控（CNC）从 70 年代中期出现，到现在也已有 20 多年了，数控技术日趋成熟。特别是近几年来微型计算机、微电子工业及电力电子工业的迅速发展，微型计算机与 CNC 技术的紧密结合，使得开发和生产 CNC 系统的技术被越来越多的自动化装备生产厂所掌握。因此，就当今全世界范围来说，CNC 技术已经不再被少数几个国家的几
4、个 CNC 系统生产厂所垄断。到 80 年代末，几乎每个工业发达的国家都有了自己的数控设备生产厂，生产满足各自国家数控机床及其他机械装备所需要的数控系统。甚至很多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分出售数控系统。因此，CNC 系统生产厂之间的竞争为激烈，数控技术的发展进入了新的阶段。数控机床出现的至今 50 年，随科技微电子计算机技术的进步而不断发展。美德日三国是当今世界上在数控机床科研设计制造和使用上，技术最先进，经验最强的国家。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序。并将其译码，从而使机床动作并加工零件。 与普通机床相
5、比，数控机床有以下特点：加工精度高，具有稳定的加质量：可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件：加工零件改变时，一般只需要跟该数控程序，可节省生产准备的时间：机床本身精度高、刚性大、可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 3-5 倍）：机床自动化程度高，可以减轻劳动强度：对操作人员的素质要求教高。3、国内研究的综述我国机床工业经过几十年的发展历程，目前已经解决了从无到有和从小到大的问题。数据显示，2010 年，国内机床行业累计完成工业总产值 5536.8 亿元。如果说，由于日本、德国等制造业发达的国家受金融危机影响，机床生产规模均大幅下降，这使得中国在 2009 年首次登上世界机床第
6、一生产大国的宝座，那么 2010 年的数据再次证明了中国机床业强劲的发展力。随着国家中长期科学和技术发展规划纲要将数控机床列为 16 个重大专项之一，进一步确立了机床工业在国民经济中的重要地位。而机床行业针对国家重点发展的领域，加强产品自主创新和专机开发研制，在精密制造、极限制造等方面实现了有效突破，提升了大、重型数控机床，五轴联动机床等重点产品的技术档次和水平。目前，国产高档数控机床开始进入国家重点发展领域和国防军工建设领域，国民经济发展中急需的高档数控机床过度依赖进口的局面，正在逐步得到改善。2009 年，国产金属加工机床产值市场占有率继续提高，达到了 70.1%；国产数控机床产值市场占有
7、率达到 62%。4、本人对以上综述的评价随着工业的发展,传统机床不能满足现代生产的要求,而数控机床的特点适应这种生产要求,市场需求增大。但是在数控机床的大批量生产和广泛使用过程中,简单、方便、高效和低成本的数控机床精度评价和精度检测装置是当今装备制造行业和用户厂家急需的工具,已成为制约其发展的瓶颈,对普及型数控机床的生产和使用尤为如此三、论文题纲1.数控机床的概述2.数控机床的原理3.数控机床的组成4.纵向进给的的硬件设计5.纵向进给的软件设计6.论文写作进度安排7.结论8.参考文献前言、动轨迹信息记录在程序介质上，然后送人数控系统经过译码和运算，控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的
8、一类机床即为数控机床。数控加工的基本过程。数控机床是用数字信息进行控制的机床。凡是用代码化的数字信息将刀具移在数控机床加工工件前，要分析零件图，拟定零件加工工艺方案，明确加工工艺参数，然后按编程规则编制数控加工程序。当加工零件的几何信息和工艺信息转换为数字化信息后，可以用不同方法输入到机床的数控系统中，经检查无误即可启动机床，运行数控加工程序数控装置会自动完成数控加工程序发出的各种控制指令。如果不出现故障，直到加工程序运行结束，零件加工完毕为止。数控加工的控制过程与计算机控制打印机的打印过程，特别是与计算机控制绘图机的绘图.1、数控机床的概述（1）数控机床的定义随着生产和科学技术的飞速发展，社
9、会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的生产设备机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件与小批量产品占到 70%80%。这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，若采用通用机床加工，只能借
10、助画线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿型机床来加工，其加工精度和生产效率都受到了很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1947 年美国 PARSONS 公司为了精确制造直升飞机机翼、浆叶和框架，开始探讨用三坐标曲线数据控制机床运动，并进行实验加工飞机零件。1952 年麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所用实验室制造的控制装置与辛辛那提（Cincinnati Hydrotel）公司的立式铣床成功的实现了三轴联动数控运动，实现控制铣刀连续空间曲面加工，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构
11、等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段，揭开了数控加工技术的序幕。数控机床的定义，国际信息处理联盟 IFIP(International Federation of Information Processing) 将其定义为：数控机床是一种装有程序控制的机床，机床的运动和动作按照这种程序系统发出的特定代码和符号编码组成的指令进行。国标 GB81291987 将“数控”定义为：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。2、数控机床的原理 在数控机床上实现数字化信号控制时，已经
12、对机床的主要直线运动规定了坐标、正负方向、起点、运动当量，每台机床都能建立起一个由 X、Y、Z 轴组成的机床固有的直角坐标系。控制切削点的轨迹实际上是控制直角坐标系内 3个坐标的运动量和运动速度，因此，数字化信号就可以使用 ， 表示，用这些坐标文字加后面的数值来控制切削点的运动轨迹（见图 11） ，在直角坐标系基础上再引入 3 个回转轴 A、B、C 来解决工件不同回转面上的加工，改善刀具切削条件，满足工件和刀具的展成运动要求，避免工件和刀杆的干涉等。图 11 切削点在机床坐标系的运动为了描述这些加工轨迹，把各可控坐标的运动量分割为一些最小单位量，即最小位移量，由数控系统按零件加工程序要求，使切
13、削点沿各控制坐标移动若干个最小位移量，合成运动即刀具与工件的相对运动，从而完成零件加工。图 7-6 表示在平面上加工任意曲线 L 的零件，要求刀具 T 沿工件形状作曲线轨迹运动，进行切削加工。将曲线 L 分解为 , , 若干段 ，则当 时，各线段之和接近于曲线 L,即 。如果在 时间内，在 X 坐标和 Y 坐标方向上移动量分别为 和 ，即=1、数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成。 信息载体 又称为控制介质，是人与被控对象之间建立联系的媒介，在信息载体上存储着数控设备的全部操作信息。信息载体有多种形式 , 目前一般采用微处理机数控系统，系统内存
14、容量大大增加，数控系统内存 ROM 中有编程软件，零件程序也能较多地直接保存在数控系统内存 RAM 中。 数控装置 接收来自信息载体的控制信息并转换成数控设备的操作（指令）信号。硬件数控装置由输入装置、控制器、运算器和输出装置等四大部分组成。输入装置接 受由穿孔带阅读机输出的代码，经过识别与译码之后分别输送到各相应的寄存器，这些指令与数据将作为控制与运算的原始依据。 控制器 接受输入装置的指令，根据指令控制运算器与输出装置，以实现对机床的各种操作（例如控制工作台沿着某一坐标轴的运动，主轴变速或冷却液的开关等）以及控制整机的工作循环（例如控制阅读机的起动、停止，控制运算器的运算，控制输出讯号等）
15、 。 运算器 接受控制器的指令，将输入装置送来的数据进行某种运算，并不断向输出装置送出运算结果。对于加工复杂零件的轮廓控制系统，运算器的重要功能是进行插补运算，所谓插补就是将每程序段输入的工件轮廓上的某起始点和终点的坐标数据送入运算器，经过运算之后在起点与终点之间进行“数据密化” ，并按控制器的指令向输出装置送出计算结果。 输出装置 根据控制器的指令将运算器送来的计算结果输送到伺服系统，经过功率放大，驱动相应的坐标轴，使机床完成刀具相对工件的运动。 4.纵向进给的的硬件设计 该系统采用层次化 CNC 系统思想，即 PC 工控机的 CPU 作为核心管理者，完成对底层设备的管理和宏观控制。而卷板机
16、的位置控制 PLC 控制由 PMAC Programmable Multiple-Axes Controller 的专用 CPU 来控制。根据以上硬件设计原则，结合卷板机数控系统的特点，提出了一种以 PMAC 运动控制器为控制核心，工控机为系统支撑单元的双 CPU 开放式数控系统。硬件设计应用了 PC 硬件技术。整个系统的基础是 Pentium III 400 工业控制机，采用工控机的 CPU 作为系统的主处理器，完成系统的管理、人机交互动态显示、预处理、参考计算及图像处理。采用标准总线技术(ISA 总线)，有效的解决了因总线不同所带来的硬件不能公用问题。 具有强大的人机交互操作功能。机床操作人员可以通过软盘在 I/O 设备输入加工所需信息，也可以通过系统所提供的编辑功能，输入
