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)，國際上的機(jī)床市場受到了很大的沖擊，而我國的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)場市場也在一定程度受到了影響，產(chǎn)銷量可以說是大幅度的下降，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)的市場沖擊更大。而造成這種情況的主要原因是市場需求的不斷減少，國外出口量下降嚴(yán)重，導(dǎo)致部分產(chǎn)品由出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷，從而導(dǎo)致了國內(nèi)市場的競爭加劇。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，但我國的數(shù)控機(jī)床無論是開發(fā)，生產(chǎn)，還是擁有量上與一些先進(jìn)國家都有較大的差距，這也促使我國必須加快數(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，數(shù)控機(jī)床正被越來越多的制造企業(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)床在加工過程中，是將加工過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)字化的代碼來進(jìn)行表示，在通過控制介質(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)過程。數(shù)控加工和非數(shù)控加工的流程從整體上來說是大致相同的。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具有程序簡潔，方法靈活等優(yōu)勢(shì)，單頁有很多不足之處如對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀，無法表達(dá)集合既視感。為修正APT的不足，1978年，法國達(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)常更換零件的場合，換句話說也就是適合單件、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，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)競爭更使其價(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)法來說，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) 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學(xué)會(huì)使用系統(tǒng)的PROTEUS軟件以及掌握必要的匯編語言 5.對(duì)課題設(shè)計(jì)過程中出現(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