开题报告-基于单片机的CK6163数控车床控制系统设计

开题报告学生姓名学号专业指导教师姓名职称所在院系课题来源自拟题目课题性质课题名称基于单片机的CK6163数控机床控制系统设计毕业设计的内容和意义·课题背景随着最近几年经融危机的不断爆发，国际上的机床市场受到了很大的冲击，而我国的经济型数控机场市场也在一定程度受到了影响，产销量可以说是大幅度的下降，研究出很好的对策成了当务之急。我国的机床行业中经济型数控机床是最早的起步产品，但随着科学技术的发展和生产力水平的不断提高，以及经融危机的影响，国内的经济型数控机床的一些生产企业能力明显过剩，特别对于一些产品档次低、产量要求大的企业的市场冲击更大。而造成这种情况的主要原因是市场需求的不断减少，国外出口量下降严重，导致部分产品由出口转内销，从而导致了国内市场的竞争加剧。加快数控机床的发展成了当务之急。数控车床代表着机械制造行业现代化科学技术发展的方向和水平。而目前我国的数控机床已经研制出很多项目，如CNC系统，数控铣床加工中心和自动编程系统等等，但我国的数控机床无论是开发，生产，还是拥有量上与一些先进国家都有较大的差距，这也促使我国必须加快数控机床的发展。综上所述，本次我的课题是十分具有现实意义的，使普通机床进行经济型数控设计也是提高生产水平，更新工艺的重要途径。·课题的目的及意义每一个设计都有其设计的目的和意义。可以说，数控机床正被越来越多的制造企业所使用生产，也是现代制造工业化的重中之重。在数控技术中，对其的电气控制系统的研究就显得尤为重要。随着单片机技术的不断发展，其在控制系统设计中的应用也越来越广泛，而卧本次的课题就是利用单片机对数控车床进行控制。而对数控车床的控制系统进行设计，不仅能在数控机床故障诊断和维修上带来方便，还能保证零件加工的准确度，减少一些不必要的认为误差。毕业设计的内容和意义·数控机床的工作原理数控机床在加工过程中，是将加工过程中所需要的必要的操作和步骤以及加工零件的形状尺寸用数字化的代码来进行表示，在通过控制介质将这些数字信号送入到数控装置，数控装置对这些输入信息进行处理和运算，发出各种控制信号，从而控制机床的伺服系统或者其他的驱动元件，使机床自动加工出我们所需要加工的产品。文献综述数控加工1.1数控加工的概念及其发展数控加工时指在机床上利用数控技术对零件进行加工的一个过程。数控加工和非数控加工的流程从整体上来说是大致相同的。但在技术上却大相径庭。采用数字信息控制加工零件的数控加工方法是针对零件种类多样、相同型号产量少、结构复杂、精度要求高等现实状况达到高效化和自动化加工的有效方法。数控加工的发展方向是高速和高精度。20世纪50年代，MIT设计了APT，APT具有程序简洁，方法灵活等优势，单页有很多不足之处如对于复杂的几何形状，无法表达集合既视感。为修正APT的不足，1978年，法国达索飞机公司开发了CATIA。这个系统有效的解决了集合形状复杂、难以表达既视感的缺陷。目前，数控编程系统正向高智能化方向发展。1.2数控加工的内容数控加工的内容有挑选适宜在数控机床上加工的零件，对数控加工方案进行确定；详细绘制所加工零件的图纸，对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分，如具体工作的分工、工作的前后顺序、加工器具的选择和位置确定、与其他加工工作的衔接等；利用图形软件对需要加工的部件进行造型；根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹；确定数控加工中的允许误差；轨迹的仿真检验，生成G代码，传给机床加工等。数控加工的特点1)具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决的地方加工程序，因此使得它与普通机床有很大的不同，如不需要制造、更换工具、夹具的时候也不需要经常调整机床。因此数控机床经常适用在不需要经常更换零件的场合，换句话说也就是适合单件、小批量生产及新产品的开发，缩短了生产所要的周期，也就节省了许多工艺设备的费用。2）加工精度高文献综述数控机床的加工精度，严格意义上说能够达到0.005-0.1mm。数控机床是按照数字信号形式控制的，数控装置没输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且别一方面，机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿。因此，数控机床的定位精度一般都很高。3）加工质量稳定、可靠加工同一批零件时，可以在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。4）生产率高数控机床因其高效的加工效率，可以有效的减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间的周转时间，提高了生产效率。5）利用生产管理现代化数控机床的加工，可预先精确估计加工时间所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化。目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机的结合起来，是现代集成制造技术的基础。3.单片机以上是对数控加工和数控机床的一些简单的介绍，而数控机床中数控的控制系统作为它的核心之一，我也在此有必要对数控机床的控制系统进行一些研究和分析。而卧的课题是基于单片机的CK6163数控车床控制系统设计，所以我对单片机作一些简单的分析和介绍。（1）.单片机系统设计主要包括以下几个方面的内容:控制系统总体方案设计,包括系统的要求、控制方案的选择,以及工艺参数的测量范围等;选择各参数检测元件及变送器;建立数学模型及确定控制算法;选择单片机,并决定是自行设计还是购买成套设备;系统硬件设计,包括接口电路,逻辑电路及操作面板;系统软件设计,包括管理、监控程序以及应用程序文献综述的设计,应用系统设计包含有硬件设计与软件设计两部分;系统的调试与试验。(2）.单片机是一种广泛的常用控制系统，因其具有以下的几种特点1）.高集成度、体积小、高可靠性单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，使得其集成度很高，相应的体积也很小。而芯片本身是按照工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常熟及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。.控制功能强为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。低电压，低功耗，便于生产便携式产品为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1．8V~3．6V,而工作电流仅为数百微安。易扩展片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。优异的性能价格比单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机己开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也己突破64KB的限制，有的己可达到IMB和16MB,片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。4.基于单片机的数控系统原理设计单片机在现代的社会生产和生活中正扮演着越来越重要的角色。单片机技术已经成为实现各种工业测控系统和智能仪器仪表的重要手段。在数控系统中，插补起着非常重要的作用。插补，就是根据给定的进给速度和给定轮廓线形的要求，在运行轨迹的起始点坐标和轮廓轨迹之间，由数控系统计算出各个中间点的坐标，“插入”、“补上”运动轨迹中间点的坐标轴。由于原理和计算方法的不同，插补可以分为许多不同类型，主要分为两种：逐点插补法和数字插补法。逐点插补法以折线来逼近直线或者圆弧曲线，它既可以作直线插补，也可以作圆弧插补，且运算直观。对于单片机程序的编制，我们可以使用逐点插补法，因其相对于数字插补法来说，更加适合于单片机这个相对出于中低端的CPU芯片。参考文献[1].王永章等.数控技术.高等教育出版社，2003[2].李郝林.机床数控技术.机械工业出版社出版，2002[3].中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼【J】.世界制造技术与装备市场，2001,12930：18-20[4].粱训，王宣，周延佑.机床技术发展的新动向【J】.世界制造技术与装备市场，2011,11:21-28[5].陈粤初.单片及应用系统设计与实践.北京:北京航空航天大学出版社,1992[6].何立民.单片机应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1998[7].叶华乔.一种基于单片机的数控系统设计：微计算信息[8].张佳珍.单片机机床数控系统设计：佳木斯大学黑龙江佳木斯154007[9].胡俊.数控技术的现状和发展趋势.机械工程师，2000[10].朱晓春主编.数控机床（第三版），上海，上海科技出版社，2000[11].王幸之.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京航空航天大学出版社，2000[12]胡汉才.单片机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996[13].高友行.对逐点比较法的改进算法：西安电子科技大学计算机学院[14].逐点比较法的改进及软件实现：重庆工商大学机械系研究内容数控车床控制系统的确定理解插补原理，特别是逐点插补法学会硬件电路PCB制图学会使用系统的PROTEUS软件以及掌握必要的汇编语言5.对课题设计过程中出现的问题的思考和总结研究计划第一周：资料收集与文献检索第二周：英文资料查找及翻译第三周：编写开题报告并修改第四周：提交开题报告第五周：学习必要的软件并建模第六周：学习必要的软件并建模第七周：用插补运算的方法设计程序第八周：用插补运算的方法设计程序第九周：采用PROTEUS进行软件仿真第十周：采用PROTEUS进行软件仿真第十一周：编写必要的程序流程图第十二周：撰写论文第十三周：撰写论文第十四周：修改论文，准备答辩第十五周：修改论文，准备答辩第十六周：答辩特色与创新根据