数控车床轴类零件的精确度控制设计.doc

重庆科技学院
高等教育自学考试本科毕业论文开题报告

论文题目： 数控车床轴类零件的精确度控制设计
考生姓名：陈前程 准考证号：
专业层次： 本科段 院 （系）： 机械与电子工程学院
指导教师： 张下炼 职 称： 讲师

重庆科技学院
七 月 三十 日

目的：
在已有的普通数控车床加工基础上，采用提高刀具的性能、提高数控车床的制造精度、提高数控车床的位移检测装置的精度、减少机床的热变形、数控车床有关精度的一些补偿以及高精度软件插补的轨迹控制等方法提高了数控车床加工零件的精确度，并使数控车床达成了较为抱负的控制效果。

意义：
数控机床是实现先进制造技术的重要基础装备，它关系到国家发展的战略地位。因此，立足国内实际，加速发展具有较强竞争能力的国产高精度数控机床，不断扩大市场占有率，逐步收复失地，便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务
为完毕这一任务，必须攻克若干关键技术，但其中最关键的一项是数控机床的高精度轨迹控制技术。因此，我们从高速高精度插补、高速高精度伺服控制和信息化轨迹校正等诸方面，对高速高精度轨迹控制技术进行了系统研究，并以此为基础加强了新型数控系统和高精度数控机床的开发。本文将介绍所取得的部分结果。

国内外发展情况：
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，数控车床的高频高分辨率采样插补技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。随着人们对其规定的提高，数控技术得到了快速发展，数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化公司的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为了先进制造技术中的一项核心技术。

课题任务：
采用提高刀具的性能、控技术成为了先进制造技术中的一项核心技术。其控制技术从最初的开环控制发展到全闭环控制，精度有很大的提高。但是，数控车床在加工复杂高精度零件的时候尚未完全满足规定，因此必须通过连续的研究，不断的提高数控车床对零件的加工精度。

课题重点内容：
刀具的制造误差对加工精度的影响，根据刀具种类不同而异。当采用定尺寸刀具如钻头、铰刀、拉刀、键槽铣刀等加工时，刀具的尺寸精度将直接影响到工件的尺寸精度；当采用成形刀具如成形车 刀、成形铣刀等加工时，刀具的形状精度将直接影响工件的形状精度；当采用展成刀具如齿轮滚刀、插齿刀等加工时，刀刃的形状必须是加工表面的共轭曲线，因此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度；当采用一般刀具如车刀、镗刀、铣刀等的制造误差对零件的加工精度并无直接影响，但其磨损对加工精度、表面粗糙度有直接的影响。

课题的实现途径：
通过提高数控车床的导轨和主轴等的制造精度，减少机床的热变形，提高刀具的性能，提高位移检测装置的精度及分辨率以及采用高精度轨迹控制等方法构成高精度数控车床。在这类数控车床中，以高频高分辨率绝对式采样插补算法生成刀具希望轨迹，为实现高精度轨迹控制奠定了信息基础。通过对机床运动部件进行双位置闭环控制，既有效克制了非线性因素的影响，保证了机床可靠稳定工作，又可获得较高的动态性能，由于各坐标的位移精度由检测装置决定，因此能彻底的排除传动误差对刀具运动轨迹精度的影响，有效保证了实际轨迹与希望轨迹保持一致。在此基础上，通过信息化轨迹误差校正，能有效的提高数控车床检测装置的精度并克制了几何误差对轨迹精度的影响，从而使机床可在环境恶劣的生产条件中长期高精度稳定运营。实际应用证明，由高精度轨迹控制构成的数控机床在复杂精密零件加工方面具有良好的效果。因此为提高数控机床的加工精度的探索寻求出一条有效的途径。
预计也许碰到的困难:
在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同限度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也使机床精度下降。对于数控机床来说，由于所有加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。

提出解决问题的方法：
1.减少发热
机床内部发热时产生热变形的重要热源，应当尽也许地将热源从主机中分离出去。
2.控制温升
在采用了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不也许的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差导致的翘曲变形。

工作条件：一方面，通过这几年的大学学习，我在这方面已经积累了一定的的经验，对本课题所涉及的相关学科有了一定的了解，具有了相关的理论基础；学院图书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和期刊等；还提供了网络化的机房，便于查找网络资源。
为完毕本设计需要相关专业的工具书供查阅，需要计算机的计算，实验室的具体验证及调研等设备。

重要参考文献（由指导教师指定）：

[1]罗学科，谢富春, 《数控原理与数控机》，0-14页，北京：化学工业出版社，2023年
[2]何玉安主编, 《数控技术及其应用》，17-25页，北京：机械工业出版社，2023年
[3]朱晓春主编, 《数控技术》，85-126页，北京：机械工业出版社，2023年
[4]林宋，田建君, 《现代数控机床》，10-19页，北京：化学工业出版社，2023年
[5]王春海编著, 《数字化加工技术》，76-93页，北京：化学工业出版社，2023年
[6]杨明华，《论数控机床精度的检测》，重庆：西南交通大学出版社，2023年
[7]王侃夫著，《数控机床故障诊断及维护》，北京：机械工业出版社，2023年
[8]孙伟著，《数控设备故障诊断与维修技术》，北京：国防工业出版社，2023年
[9]王永章等编著，《机床的数字控制技术》，75-101页，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995年
[10]樊锐，《数控刀具磨床体系结构研究》，40-56页，北京：北京航空航天大学，1995年

同组设计者及分工：
无
论文工作的进度计划（或工作方案分析）（由指导教师拟定）
起止时间
进度安排
备注
2023.6.10-6.8
选题

2023.6.9-6.20
完毕开题报告

2023.6.21-6.30
完毕目录

2023.7.1-7.15
收集资料

2023.7.16-8.1
拟定初稿

2023.8.2-8.10
论文修改

2023.8.11-8.20
最终定稿

指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）

指导教师署名:
年 月 日
教研室审查意见：

教研室负责人署名:
年 月 日