車床開題報告

　　車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應(yīng)的加工。

　　1.1設(shè)計的目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析、設(shè)計方案比較、選型分析和發(fā)展趨勢)

　　1.1.1數(shù)控步進X─Y工作臺設(shè)計的目的

　　①使工作臺實現(xiàn)數(shù)控控制;讓數(shù)控機床可以完成普通機床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件的加工;提升機床的加工精度、柔性、生產(chǎn)率和操控，實現(xiàn)計算機控制，排除人為誤差，使零件的加工一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠;提升機床自動化程度，降低操作人員勞動強度。

　　②能夠正確運用機床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個有關(guān)知識，學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算;通過對設(shè)備改造的機械部分設(shè)計，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法;通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的基本方法;通過課程設(shè)計，初步樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力;提高自己應(yīng)用手冊、標準以及編寫文件等資料的能力。

　　1.1.2數(shù)控步進X─Y工作臺設(shè)計的意義

　　工作臺是機床上必不可少的部件，因此工作臺的設(shè)計具有重要意義，工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率。X—Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。降低成本，是微機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用，它充分的利用了微機的軟硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步提高。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機械行業(yè)的許多普通機床和閑置設(shè)備，經(jīng)過數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和勞動生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場經(jīng)濟的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟效益和社會效益。

　　1.1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析

　　一個國家的繁榮與其先進制造業(yè)密切相關(guān)，然而制造是離不開先進機器作為輔助，機床包括床身、立柱、工作臺、進給機構(gòu)等機械部件。工作臺作為數(shù)控機床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運動的X—Y工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅(qū)動裝置從原來的機械驅(qū)動變?yōu)橐郝抿?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺是一臺機床的關(guān)鍵配套部件，因此世界各國都有對其進行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進步。

　　目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的多功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機床上。并且目前部分工作臺還可以作為機床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機床的性能。例如：我國生產(chǎn)機床工作臺的公司之一的煙臺恒力數(shù)控機床附件有限公司生產(chǎn)的HLTK14系列數(shù)控可傾回轉(zhuǎn)工作臺(見下圖)，它可以實現(xiàn)用于數(shù)控機床和加工中心機床上，可利用原機床的兩個控制坐標控制轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，也可可傾回轉(zhuǎn)工作臺直接利用本轉(zhuǎn)臺配套的數(shù)控裝置與機床聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。它可以完成任意角度的孔、槽、平面類機械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達到較高的精度。另外也可用于非數(shù)控鉆、銑、鏜類機床上，獨立完成等分和不等分的角度分度工作。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強國。

　　1.1.4設(shè)計方案比較

　�、贁�(shù)控機床導(dǎo)軌類型分為：滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等類型。 在本設(shè)計中采用滾動導(dǎo)，其原因是：

　　a.靈敏度高，運動平穩(wěn)，低速移動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象; b.定位精度高;

　　c.摩擦阻力小，移動輕便，磨損小，精度保持性好，壽命長。 ②在傳動方面有齒輪傳動和滾珠絲桿傳動等類型。

　　在本設(shè)計中采用滾珠絲桿傳動，因為采用滾珠絲桿有一下優(yōu)點：

　　a.承載小; b.移動速度快; c.噪音低;

　　d.定位精度高等。

　�、垓�(qū)動系統(tǒng)有直線電動機、伺服電動機、步進電動機、開關(guān)磁阻電動機等，在經(jīng)濟數(shù)控機床上，考慮其成本和性能，通常采用開環(huán)步進電機，所以在本設(shè)計中選擇步進電機。

　�、茉诳刂葡到y(tǒng)方面，可采用單片機和PLC進行控制，在本設(shè)計中采用的是MCS-51系列單片機，因為它價格低廉、性能優(yōu)越，完全能滿足本設(shè)計的要求。

　　1.1.5選型分析

　　①系統(tǒng)運動方式的確定

　　該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。 ②伺服系統(tǒng)的選擇

　　開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電機.開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用。

　　閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的傳動誤差。因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電動機或交流伺服電動機驅(qū)動。閉環(huán)系統(tǒng)造價高，結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場合。

　　. 考慮到運動精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。 ③計算機系統(tǒng)的選擇

　　采用MCS-51系列中的8031單片機擴展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高�？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。 ④X—Y工作臺的傳動方式

　　為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳 動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。

　　由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺 的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。

　　考慮電機步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標準選取，為達到分辨率0.01mm的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用齒輪減速傳動。

　　1.1.6發(fā)展趨勢

　　隨著國際上各種技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展，工作臺的功能也向多功能復(fù)合化發(fā)展，工作臺也會不斷采用數(shù)控技術(shù)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著運行高速化、加工高精化、功能復(fù)合化、控制智能化等方向發(fā)展。

　　1.2設(shè)計任務(wù)、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑 1.2.1設(shè)計任務(wù)

　�、僭O(shè)計一個數(shù)控X-Y工作臺及其控制系統(tǒng)，該工作臺可安裝在鉆床和銑床上用于鉆削和銑削加工; ②收集相關(guān)資料及圖紙： a.X-Y工作臺外觀圖 ; b.機械裝配圖 ;

　　c.數(shù)控系統(tǒng)組成框圖 ; d.數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖 ; c.部分軟件設(shè)計。

　　③確定改造目標、X-Y工作臺參數(shù); ④編寫開題報告; ⑤確定改造總體方案;

　�、薮_定機械改造方案(包括絲桿、導(dǎo)軌、傳動裝置的選型確定); a.確定系統(tǒng)脈沖當量; b.運動部件慣性計算; c.計算伺服電機參數(shù);

　　d.傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算、校核; e.其它相關(guān)零件的選型及計算。 ⑦確定驅(qū)動系統(tǒng)改造方案; ⑧確定數(shù)控系統(tǒng)改造方案; 1.2.2重點研究內(nèi)容

　　運動部件相關(guān)力的計算，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計與選擇、系統(tǒng)脈沖當量的確定、步進電機選型，繪制XY工作臺的裝配圖及其控制系統(tǒng)電氣原理圖等。

　　1.2.3實現(xiàn)途徑

　　查閱相關(guān)書籍，請教老師，到工廠進行實際操作，網(wǎng)上查閱相關(guān)資料等。

　　3、進度計劃

　　指導(dǎo)教師意見

　　學(xué) 生 簽 名：

　　指導(dǎo)教師簽名：

　　年 月 日

　　年 月

　　日

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