数控系统开题报告

篇一：数控机床设计-开题报告
开题报告
1 课题研究内容和意义
1.1 课题研究内容
数控机床设计主要内容：其一是运动功能设计，包括确定数控车床所学运动的个数、形式（直线运动、回转运动）、功能（主运动、进给运动、其他运动）及排雷顺序，最后画出数控车床的运动功能图。

其二是基本参数设计，包括尺寸参数、运动参数、和动力参数设计。

其三是传动系统设计，包括传动方式、传动原理图及传动系统图的设计。

其四是总体结构布局的设计，包括运动功能分配、总体布局结构形式及总体结构方案图设计。

其五是控制系统的设计，包括控制方式及控制原理、控制系统图设计。

1.2 课题意义
1.2.1 理论意义
数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的的发展进入了一个崭新的阶段。

由于数控机床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等方面的技术成果具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此它提高了机械制造的制造水平，解决了接卸制造中的常规加工技术难以解决甚至无法解决的发杂型面零件加工，为社会提供了高质量、多品种及高可靠的机械产品已取得了巨大的经济效益。

目前，数控技术已逐步晋级，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机械自动化的一个重要发展方向。

1.2.2 现实意义
随着可续技术和社会生产的不断进步，机械产品日趋复杂。

对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，在航空航天、微电子、信息技术、汽车、造船、建筑、军工和计算机技术等行业中，零件形状复杂、结构改型频繁、批量小、零件精度高加工困难、生产效率低已成为日益突出的现实问题，机械加工工艺过程的自动化和智能化是适应上述发展特点的最重要手段。

2国内国外数控技术发展趋势
2.1数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业 it、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：其一是高速、高精加工技术及装备的新趋势，效率、质量是先进制造技术的主体。

高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。

从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/ min，甚至更高，空运行速度可达 100m/ min左右。

目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从 3～5μm，提高到1～1.5μm并且超精密加工精度已开始进入纳米级0.1μm。

为了实现高速、高精加工，与这配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

其二是五轴联动加工和复合加工机床快速发展，采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。

因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床含5面加工机床的发展。

其三是智能化、开放
式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。

数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象数控功能，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。

目前开放数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。

数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

2.2对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958年到1979年，即封闭式发展阶段。

在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制，数控技术的发展较为缓慢。

第二阶段是在国家的"六五"、"七五"期间以及"八五"的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。

在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。

第三阶段是在国家的"八五"的后期和"九五"期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。

纵观我国数控技术近五十年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得的成绩还是不小。

3 研究思路
经过和老师及小组成员讨论，最大主要对以下几方面进行车床主轴、进给系统以及车床控制面板、控制电路、pmc程序设计和电机的选用。

其中主要设计参数参考沈阳机床股份有限公司的el6140n数控卧式车床的技术参数。

具体见表1-1。

表1-1 数控车床技术参数3.1 设计思路
3.1.1 主轴设计
在数控机床中，其主轴是最关键的部件，对机床起着至关重要的作用。

主轴结构的设首先考虑的是其需实现的功能，当然加工及装配的工艺性也是需考虑的因素。

初步结构如图1-1。

主轴装配工艺为：①将前端四盘轴承加热后，依次将轴承和隔套装进主轴，拧紧锁紧螺母；
②将主轴装进主轴箱内，端盖配好高度后上紧螺钉；③直接装后端的两盘轴承，最后上紧前后两端的螺母。

这种主轴结构，在装配零件全部合格的前提下，一次装配后主轴的各项精度都能满足要求。

由于提高了主轴的装配精度，因而主轴箱温升较低，一般可稳定在20℃以内，机床主轴寿命长。

图1-1 主轴结构图
在主轴控制方面采用图1-2的结构，使主轴能够实现可以任意位置准停。

能实现螺纹的切削。

图1-2 主轴控制图
3.1.2进给系统
在进给轴方面采用数控十字交叉台的形式。

数控十字交叉台可用螺旋传动机构或齿条传动机构。

这两种机构均可把旋转运动变为直线运动。

因为此机构以传递运动为主，且要求有较高的传动精度，又要求结构紧凑。

所以选用螺旋机构。

但常用的螺旋机构中丝杠和螺母之间相对运动时滑动，磨损较严重。

影响传动精度，随动精度低、效率低，不能满足高速度，高效率、高精度等要求。

为了使运动灵敏又能满足精度要求，选用滚珠螺旋机构，也就是采用滚珠丝杠传动。

纵向移动是：滚珠丝杠转动，螺母带动上滑板等在下滑板导轨上直线移动，如图1-3。

横向移动是：滚珠丝杠固定，丝杠转动并带动工作台等直线移动，如图1-4。

丝杠传递运动，滚动导轨承载。

因为运动部件重量不大，切削力也不大，行程较小，且有一定的精度要求，所以确定采用滚动导轨。

图1-3 纵向传动方案
图1-4 横向传动方案
3.1.3 电气
在电气上配置：1)数控系统选用专门用于车床的fanuc---0td系统，两轴控制、两轴联动、中文显示；2)驱动系统选用fanuq3系列数字交流伺服单元电机；3)使用车床用标准操作面板；
4)选用内装式可编程序控制器；5)召行设计电控柜和搡作台。

机床数控系统的硬件电路由四部分组成：主控制器、总线、存储器和接口。

3.1.4 软件设计
软件设计主要包括主模块、子程序模块和中断处理模块等。

主模块主模板中的监控程序判别是否有功能键按下，若有则对应的功能子程序模块。

子程序模块子程序模块根据功能键设计。

中断处理模块中断处理中包括三个模块，依据微机数控系统中不同事件的轻重缓急，约定优先级排队序列。

3.2 本课题需要解决的关键问题
本课题需要解决的关键问题是车床主轴,进给轴以及对车床控制面板、控制电路、pmc程序设计和电机的选用。

4 进度安排篇二：数控车床x向进给系统开题报告
开题报告
题目 ad35数控车床x向进给系统设计
课题类型毕业设计课题来源其他学生姓名学号
专业机械设计制造及其自动化年级班
指导教师职称讲师
填写日期： 2012年 4 月1日
篇三：数控机床开题报告
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毕业设计开题报告
1.1设计的目的及意义（含国内外的研究现状分析、设计方案比较、选型分析和发展趋势）
1.1.1数控步进x─y工作台设计的目的
①使工作台实现数控控制；让数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工；提升机床的加工精度、柔性、生产率和操控，实现计算机控制，排除人为误差，使零件的加工一致性好，质量稳定可靠；提升机床自动化程度，降低操作人员劳动强度。

②能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关知识，学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的结构设计方法；通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单的数控系统硬件及软件设计的基本方法；通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养自己分析问题和解决问题的能力；提高自己应用手册、标准以及编写文件等资料的能力。

1.1.2数控步进x─y工作台设计的意义
工作台是机床上必不可少的部件，因此工作台的设计具有重要意义，工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。

x-y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单，实现方便而且能保证一定的精度。

降低成本，是微机控制技术的最简单的应用，它充分的利用了微机的软硬件功能以实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可
靠性进一步提高。

随着经济的发展，机械行业的许多普通机床和闲置设备，经过数控改造以后，不但可以提高加工精度和劳动生产率，而且能有效的适应多品种，小批量的市场经济的需要，使之更有效的发挥经济效益和社会效益。

1.1.3国内外的研究现状分析
一个国家的繁荣与其先进制造业密切相关，然而制造是离不开先进机器作为辅助，机床包括床身、立柱、工作台、进给机构等机械部件。

工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。

从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的x-y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。

为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。

由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。

目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。

并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。

例如：我国生产机床工作台的公司之一的烟台恒力数控机床附件有限公司生产的hltk14系列数控可倾回转工作台（见下图），它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可可倾回转工作台
直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。

它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。

另外也可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。

国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。

因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。

1.1.4设计方案比较
①数控机床导轨类型分为：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等类型。

在本设计中采用滚动导，其原因是：
a.灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；
b.定位精度高；
c.摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。

②在传动方面有齿轮传动和滚珠丝杆传动等类型。

在本设计中采用滚珠丝杆传动，因为采用滚珠丝杆有一下优点：
a.承载小；
b.移动速度快；
c.噪音低；
d.定位精度高等。

③驱动系统有直线电动机、伺服电动机、步进电动机、开关磁阻电动机等，在经济数控机床上，考虑其成本和性能，通常采用开环步进电机，所以在本设计中选择步进电机。

④在控制系统方面，可采用单片机和plc进行控制，在本设计中采用的是mcs-51系列单片机，因为它价格低廉、性能优越，完全能满足本设计的要求。

1.1.5选型分析
①系统运动方式的确定
该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。

②伺服系统的选择
开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。

但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。

闭环伺服系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件来检测实际位移量，能补偿系统的传动误差。

因而伺服控制精度高。

闭环系统多采用直流伺服电动机或交流伺服电动机驱动。

闭环系统造价高，结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。

. 考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。

③计算机系统的选择
采用mcs-51系列中的8031单片机扩展控制系统。

mcs-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。

控制系统由微机部分、键盘及显示器、i/o接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。

系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。

④x-y工作台的传动方式
为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。

为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。

由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。

考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率0.01mm 的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。

1.1.6发展趋势
随着国际上各种技术的突飞猛进的发展，工作台的功能也向多功能复合化发展，工作台也会不断采用数控技术、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化等方向发展。

1.2设计任务、重点研究内容、实现途径 1.
2.1设计任务
①设计一个数控x-y工作台及其控制系统，该工作台可安装在钻床和铣床上用于钻削和铣削加工；②收集相关资料及图纸： a.x-y工作台外观图； b.机械装配图；
c.数控系统组成框图；
d.数控系统电气原理图； c.部分软件设计。

③确定改造目标、x-y工作台参数；④编写开题报告；⑤确定改造总体方案；
⑥确定机械改造方案（包括丝杆、导轨、传动装置的选型确定）； a.确定系统脉冲当量； b.运动部件惯性计算； c.计算伺服电机参数；
d.传动及导向元件的设计、计算、校核；
e.其它相关零件的选型及计算。

⑦确定驱动系统改造方案；⑧确定数控系统改造方案； 1.2.2重点研究内容
运动部件相关力的计算，传动及导向元件的设计与选择、系统脉冲当量的确定、步进电机选型，绘制xy工作台的装配图及其控制系统电气原理图等。

1.2.3实现途径
查阅相关书籍，请教老师，到工厂进行实际操作，网上查阅相关资料等。

3、进度计划指导教师意见
学生签名：
指导教师签名：
年月日
年月
日人类在漫长的岁月里，创造了丰富多彩的音乐文化，从古至今，从东方到西方，中国文化艺术，渊源流长。

我国最早的歌曲可以追溯到原始社会，例如传说中伏羲时的【网罟之歌】，诗经中的【关关雉鸠】，无论是思想内容，还是艺术形式，都已发展到很高的水平。

我们华人音乐有着悠久的历史，有着独特的风格，在世界上，希腊的悲剧和喜剧，印度的梵剧和中国的京剧，被称为【世界三大古老戏剧】，而京剧则是国之瑰宝，是我们华人的骄傲，亦是世界上最璀璨的一颗明珠。

你可知道高山流水遇知音的故事？你可知道诸葛亮身居空城，面对敌兵压境，饮酒抚琴的故事？
列宁曾经说过：我简直每天都想听奇妙而非凡的音乐，我常常自豪的，也许是幼稚的心情想，人类怎么会创造出这样的奇迹？一个伟大的无产阶级革命家，为什么对音乐如此痴狂？音乐究竟能给我们带来什么？
泰戈尔说：我举目漫望着各处，尽情的感受美的世界，在我视力所及的地方，充满了弥漫在天地之间的乐曲。

【二】
音乐，就是灵魂的漫步，是心事的诉说，是情愫的流淌，是生命在徜徉，它可以让寂寞绽放成一朵花，可以让时光婉约成一首诗，可以让岁月凝聚成一条河，流过山涧，流过小溪，流入你我的麦田......
我相信所有的人，都曾被一首歌感动过，或为其旋律，或某句歌词，或没有缘由，只是感动，有的时候，我们喜欢一首歌，并不是这首歌有多么好听，歌词写的多么好，而是歌词写的像自己，我们开心的时候听的是音乐，伤心的时候，慢慢懂得了歌词，而真正打动你的不是歌词，而是在你的生命中，关于那首歌的故事......
或许，在我们每个人的内心深处，都藏着一段如烟的往事，不经阳光，不经雨露，任岁月的青苔覆盖，而突然间，在某个拐角，或者某间咖啡厅，你突然听到了一首歌，或是你熟悉的旋律，刹那间，你泪如雨下，即使你不愿意去回忆，可是瞬间便触碰了你心中最柔软的地方，荡起了心灵最深处的涟漪，这就是音乐的神奇，音乐的魅力！
【三】
德国作曲家，维也纳古典音乐代表人贝多芬，49岁时已经完全失聪，然而，他的成名曲【命运交响曲】却是震惊世界，震撼我们的心灵，在他的音乐世界里，你能感受到生命的悲怆，岁月的波澜，和与命运的抗衡，这就是音乐赋予的力量！
贝多芬说：音乐是比一切智慧、一切哲学更高的启示，谁能渗透我音乐的意义，便能超脱寻常人无以自拔的苦难。

其实，人生就是一次漫长的旅行，一场艰难的跋涉，无论遇见怎样的风景，繁华过后，终归平淡，无论遇见还是告别，相聚亦是别离，我们都应该怀着感恩的心，善待生命，善待自己......
每一首歌都是一个故事，每一段音乐都是一段过往，不知哪首歌里写满了你的故事？哪段音乐有你最美的回忆？想念一个人的时候，是否在安静的夜晚？悲伤的时候，是否单曲循环？高兴时分，是否在音乐里手舞足蹈？
我喜欢音乐，没有任何理由，音乐是我灵魂的伴侣，是我生活的知己，它能懂我的喜，伴我的忧，伴随着淡淡的旋律，它便融入我的生命，浸透我的灵魂。

我喜欢音乐，音乐不仅仅是一种艺术享受，还能丰富我的生活，给我带来创作灵感，一首歌，或一句歌词，都是我写作的素材，都是我灵感的源泉，它犹如涓涓细流，汩汩流淌，令我思绪翩翩，令我意象浓浓......
当我忧伤的时候，我喜欢在音乐里漫步，当我快乐的的时候，我喜欢在音乐里起舞，当我迷茫困惑的时候，唯有音乐，才是我最好的陪伴......
【四】
红尘喧嚣，世事沧桑，三千烟火，韶光迷离，我们在尘世间行走，凡尘琐事总会困扰于心，我已经习惯了，将浅浅的心事蕴藏在文字里，将淡淡的忧伤释怀在音乐中，委婉的旋律，环绕于耳，凄美的歌词，萦绕于心，当我累了，倦了，我只想置身于音乐的海洋，忘记凡尘，忘记喧嚣，安静的去听一首歌......。