基于單片機(jī)的CK6163數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).zip

基于單片機(jī)的CK6163數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).zip,基于,單片機(jī),CK6163,數(shù)控車床,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 所在院系 課題來(lái)源 自擬題目 課題性質(zhì) 課題名稱 基于單片機(jī)的CK6163數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義 ·課題背景 隨著最近幾年經(jīng)融危機(jī)的不斷爆發(fā)，國(guó)際上的機(jī)床市場(chǎng)受到了很大的沖擊，而我國(guó)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)場(chǎng)市場(chǎng)也在一定程度受到了影響，產(chǎn)銷量可以說(shuō)是大幅度的下降，研究出很好的對(duì)策成了當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)的機(jī)床行業(yè)中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是最早的起步產(chǎn)品，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高，以及經(jīng)融危機(jī)的影響，國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的一些生產(chǎn)企業(yè)能力明顯過(guò)剩，特別對(duì)于一些產(chǎn)品檔次低、產(chǎn)量要求大的企業(yè)的市場(chǎng)沖擊更大。而造成這種情況的主要原因是市場(chǎng)需求的不斷減少，國(guó)外出口量下降嚴(yán)重，導(dǎo)致部分產(chǎn)品由出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷，從而導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)加劇。加快數(shù)控機(jī)床的發(fā)展成了當(dāng)務(wù)之急。 數(shù)控車床代表著機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向和水平。而目前我國(guó)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)研制出很多項(xiàng)目，如CNC系統(tǒng)，數(shù)控銑床加工中心和自動(dòng)編程系統(tǒng)等等，但我國(guó)的數(shù)控機(jī)床無(wú)論是開發(fā)，生產(chǎn)，還是擁有量上與一些先進(jìn)國(guó)家都有較大的差距，這也促使我國(guó)必須加快數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。 綜上所述，本次我的課題是十分具有現(xiàn)實(shí)意義的，使普通機(jī)床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)計(jì)也是提高生產(chǎn)水平，更新工藝的重要途徑。 ·課題的目的及意義 每一個(gè)設(shè)計(jì)都有其設(shè)計(jì)的目的和意義?？梢哉f(shuō)，數(shù)控機(jī)床正被越來(lái)越多的制造企業(yè)所使用生產(chǎn)，也是現(xiàn)代制造工業(yè)化的重中之重。在數(shù)控技術(shù)中，對(duì)其的電氣控制系統(tǒng)的研究就顯得尤為重要。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而臥本次的課題就是利用單片機(jī)對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行控制。而對(duì)數(shù)控車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能在數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修上帶來(lái)方便，還能保證零件加工的準(zhǔn)確度，減少一些不必要的認(rèn)為誤差。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義 ·數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，是將加工過(guò)程中所需要的必要的操作和步驟以及加工零件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼來(lái)進(jìn)行表示，在通過(guò)控制介質(zhì)將這些數(shù)字信號(hào)送入到數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)這些輸入信息進(jìn)行處理和運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，從而控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或者其他的驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出我們所需要加工的產(chǎn)品。 文獻(xiàn)綜述 1. 數(shù)控加工 1.1數(shù)控加工的概念及其發(fā)展 數(shù)控加工時(shí)指在機(jī)床上利用數(shù)控技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行加工的一個(gè)過(guò)程。數(shù)控加工和非數(shù)控加工的流程從整體上來(lái)說(shuō)是大致相同的。但在技術(shù)上卻大相徑庭。采用數(shù)字信息控制加工零件的數(shù)控加工方法是針對(duì)零件種類多樣、相同型號(hào)產(chǎn)量少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高等現(xiàn)實(shí)狀況達(dá)到高效化和自動(dòng)化加工的有效方法。數(shù)控加工的發(fā)展方向是高速和高精度。20世紀(jì)50年代，MIT設(shè)計(jì)了APT，APT具有程序簡(jiǎn)潔，方法靈活等優(yōu)勢(shì)，單頁(yè)有很多不足之處如對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀，無(wú)法表達(dá)集合既視感。為修正APT的不足，1978年，法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開發(fā)了CATIA。這個(gè)系統(tǒng)有效的解決了集合形狀復(fù)雜、難以表達(dá)既視感的缺陷。目前，數(shù)控編程系統(tǒng)正向高智能化方向發(fā)展。 1.2數(shù)控加工的內(nèi)容 數(shù)控加工的內(nèi)容有挑選適宜在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，對(duì)數(shù)控加工方案進(jìn)行確定；詳細(xì)繪制所加工零件的圖紙，對(duì)圖紙進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分，如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇和位置確定、與其他加工工作的銜接等；利用圖形軟件對(duì)需要加工的部件進(jìn)行造型；根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡；確定數(shù)控加工中的允許誤差；軌跡的仿真檢驗(yàn)，生成G代碼，傳給機(jī)床加工等。 2. 數(shù)控加工的特點(diǎn) 1)具有高度柔性 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，主要取決的地方加工程序，因此使得它與普通機(jī)床有很大的不同，如不需要制造、更換工具、夾具的時(shí)候也不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此數(shù)控機(jī)床經(jīng)常適用在不需要經(jīng)常更換零件的場(chǎng)合，換句話說(shuō)也就是適合單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)所要的周期，也就節(jié)省了許多工藝設(shè)備的費(fèi)用。 2）加工精度高 8 文獻(xiàn)綜述 數(shù)控機(jī)床的加工精度，嚴(yán)格意義上說(shuō)能夠達(dá)到0.005-0.1mm。數(shù)控機(jī)床是按照數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置沒輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（一般為0.001mm），而且別一方面，機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償。因此，數(shù)控機(jī)床的定位精度一般都很高。 3）加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠 加工同一批零件時(shí)，可以在同一機(jī)床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 4）生產(chǎn)率高 數(shù)控機(jī)床因其高效的加工效率，可以有效的減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削。數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間的周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 5）利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控機(jī)床的加工，可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化。目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 3.單片機(jī) 以上是對(duì)數(shù)控加工和數(shù)控機(jī)床的一些簡(jiǎn)單的介紹，而數(shù)控機(jī)床中數(shù)控的控制系統(tǒng)作為它的核心之一，我也在此有必要對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行一些研究和分析。而臥的課題是基于單片機(jī)的CK6163數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以我對(duì)單片機(jī)作一些簡(jiǎn)單的分析和介紹。 （1）.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)的要求、控制方案的選擇,以及工藝參數(shù)的測(cè)量范圍等;選擇各參數(shù)檢測(cè)元件及變送器;建立數(shù)學(xué)模型及確定控制算法;選擇單片機(jī),并決定是自行設(shè)計(jì)還是購(gòu)買成套設(shè)備;系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),包括接口電路,邏輯電路及操作面板;系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),包括管理、監(jiān)控程序以及應(yīng)用程序 文獻(xiàn)綜述 的設(shè)計(jì),應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含有硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分;系統(tǒng)的調(diào)試與試驗(yàn)。 (2）.單片機(jī)是一種廣泛的常用控制系統(tǒng)，因其具有以下的幾種特點(diǎn) 1）.高集成度、體積小、高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，使得其集成度很高，相應(yīng)的體積也很小。而芯片本身是按照工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常熟及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。 2） .控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件：分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 3） 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1．8V~3．6V,而工作電流僅為數(shù)百微安。 4） 易擴(kuò)展 片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 5） 優(yōu)異的性能價(jià)格比 單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)己開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也己突破64KB的限制，有的己可達(dá)到IMB和16MB,片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB，RAM容量則可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。 4.基于單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 單片機(jī)在現(xiàn)代的社會(huì)生產(chǎn)和生活中正扮演著越來(lái)越重要的角色。單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)和智能儀器儀表的重要手段。在數(shù)控系統(tǒng)中，插補(bǔ)起著非常重要的作用。插補(bǔ)，就是根據(jù)給定的進(jìn)給 速度和給定輪廓線形的要求，在運(yùn)行軌跡的起始點(diǎn)坐標(biāo)和輪廓軌跡之間，由數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算出各個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)，“插入”、“補(bǔ)上”運(yùn)動(dòng)軌跡中間點(diǎn)的坐標(biāo)軸。由于原理和計(jì)算方法的不同，插補(bǔ)可以分為許多不同類型，主要分為兩種：逐點(diǎn)插補(bǔ)法和數(shù)字插補(bǔ)法。逐點(diǎn)插補(bǔ)法以折線來(lái)逼近直線或者圓弧曲線，它既可以作直線插補(bǔ)，也可以作圓弧插補(bǔ)，且運(yùn)算直觀。對(duì)于單片機(jī)程序的編制，我們可以使用逐點(diǎn)插補(bǔ)法，因其相對(duì)于數(shù)字插補(bǔ)法來(lái)說(shuō)，更加適合于單片機(jī)這個(gè)相對(duì)出于中低端的CPU芯片。 參考文獻(xiàn) [1].王永章等.數(shù)控技術(shù).高等教育出版社，2003 [2].李郝林.機(jī)床數(shù)控技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社出版，2002 [3].中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮【J】.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001,12930：18-20 [4].粱訓(xùn)，王宣，周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向【J】.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2011,11:21-28 [5].陳粵初.單片及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐.北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 1992 [6].何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 1998 [7].葉華喬.一種基于單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)：微計(jì)算信息 [8].張佳珍.單片機(jī)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯154007 [9].胡俊.數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).機(jī)械工程師，2000 [10].朱曉春主編.數(shù)控機(jī)床（第三版），上海，上?？萍汲霭嫔?，2000 [11].王幸之.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000 [12]胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996 [13].高友行.對(duì)逐點(diǎn)比較法的改進(jìn)算法：西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 [14].逐點(diǎn)比較法的改進(jìn)及軟件實(shí)現(xiàn)：重慶工商大學(xué)機(jī)械系 研究?jī)?nèi)容 1. 數(shù)控車床控制系統(tǒng)的確定 2. 理解插補(bǔ)原理，特別是逐點(diǎn)插補(bǔ)法 3. 學(xué)會(huì)硬件電路PCB制圖 4. 學(xué)會(huì)使用系統(tǒng)的PROTEUS軟件以及掌握必要的匯編語(yǔ)言 5.對(duì)課題設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問題的思考和總結(jié) 研究計(jì)劃 第一周：資料收集與文獻(xiàn)檢索 第二周：英文資料查找及翻譯 第三周：編寫開題報(bào)告并修改 第四周：提交開題報(bào)告 第五周：學(xué)習(xí)必要的軟件并建模 第六周：學(xué)習(xí)必要的軟件并建模 第七周：用插補(bǔ)運(yùn)算的方法設(shè)計(jì)程序 第八周：用插補(bǔ)運(yùn)算的方法設(shè)計(jì)程序 第九周：采用PROTEUS進(jìn)行軟件仿真 第十周：采用PROTEUS進(jìn)行軟件仿真 第十一周：編寫必要的程序流程圖 第十二周：撰寫論文 第十三周：撰寫論文 第十四周：修改論文，準(zhǔn)備答辯 第十五周：修改論文，準(zhǔn)備答辯 第十六周：答辯 特色與創(chuàng)新 1. 根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品周期減短，效益提高。 2. 用插補(bǔ)運(yùn)算的方法設(shè)計(jì)程序 3. 編寫必要的程序流程圖 4. 掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 5. 能積極有效的采用一些較為完善的抗干擾措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 指導(dǎo)教師 意見 指導(dǎo)教師簽名： 年月日 教研室意見 院系意見 主任簽名： 年 月 日 教學(xué)主任簽名： 年 月 日