五轴雕刻机机电结构设计①—驱动设计-开题报告

XX 工 学 院毕业设计( 论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号：专 业： 机械设计制造及其自动化设计(论文) 题目： 五轴雕刻机机电结构设计驱动设计指 导 教 师: 20xx 年 3 月 3 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000 字左右的文献综述文 献 综 述一、概念关于五轴加工和雕刻的概念在这里先介绍一下。五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标，而且可以在计算机数控系统的控制下同时协调运动进行加工。这样五轴联动数控加工与一般的三轴联动数控加工相比，主要有 1）提高加工质量和效率 2）扩大工艺范围，可以用于复杂曲面和斜空斜面的加工。雕刻技术起源于艺术品的加工，是一种很传统的手工工艺，由于深厚的文化内涵和精湛的成品效果是雕刻走入工业生产的初期，雕刻的主要工作是产品形态的精细休整和产品的文字图案雕刻。目前雕刻机主要有仿形雕刻机和计算机数控（CNC）雕刻机两大类，以完成有互换性要求的雕刻加工和模具雕刻加工。随着工业产品开发速度的加快，尤其是计算机辅组设计的广泛的应用，工业产品的形态更加丰富，变化更加迅速，对制造设备提出了新的要求。这就使以计算机辅组设计和制造（CAD/CAM）技术、计算机数控技术（CNC）为核心的数控雕刻技术成了雕刻加工发展的主流。二、研究意义雕刻机的数控系统是数控雕刻机的控制核心，其控制功能的强弱、控制性能的优劣直接关系着数控雕刻机的加工质量与加工效率，对整个雕刻机的性价比和市场竞争力都至关重要。但目前国产雕刻机使用的数控系统在性能和价格上不能很好的统一，成为影响国产数控雕刻机市场竞争力的制约因素之一。为此，研究开发具有良好性价比的雕刻机数控系统很有意义。这样的研究将能节约资源，进一步提高雕刻机数控系统的性价比，以优良的控制性能和较低的价格进一步增强国产雕刻机的市场竞争力，并为雕刻机最终用户改善产品质量、提高生产效率、节约生产成本提供有效手段。三、雕刻机的发展现状毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告随着近年来我国制造业的迅速发展，数控雕刻机产业也获得了良好的发展机遇，有效地促进了我国数控雕刻机的生产、推广和应用。我国数控雕刻机起步于经济型数控机床，随着数控技术的进步，经过十多年的发展，已成为了多个国产品牌的雕刻机，如上海洛克公司生产的啄木鸟数控雕刻机、北京精雕公司生产的精雕数控雕刻机和南京科能公司生产的威克数控雕刻机等。上述各类雕刻机的机床本体结构较为简单，控制器大多借鉴国外新技术，采用基于高档的微控制器或 PC 的数控系统，伺服部分以步进电机细分驱动为主，可获得中等控制精度，但价格比较便宜，因此整机的性价比不是太高，适用于精度要求不太高的普及应用场合。至于高精度的雕刻加工，目前我国尚以进口数控雕刻机为主，如意大利的佐拉、日本的全量等品牌的数控雕刻机。这类数控雕刻机机床本体设计刚度好、精度高，采用伺服电机驱动，加工精度高，控制系统功能全、可靠性高，但价格昂贵，往往数倍于国产产品，因此主要应用于模具等高精度加工场合。四、雕刻机的发展趋势随着机构设计、高速电机、控制芯片、软件平台和程序设计等领域的发展，雕刻机的性能讲得到改进和提高。而今后计算机网络技术的迅猛发展，也将给雕刻机带来一场革命。今后数控雕刻的基本发展方向可以概括如下：高速高精度化：现在国内雕刻机大多数采用步进电机控制进给的开环系统，位置控制精度和加工精度不高。今后，雕刻机硬件控制部分将向闭环、半闭环方向发展，通过回馈环节，对误差进行补偿。高效率可靠性：这主要取决于电机性能的好坏和数据传输结构速度的快慢。一方面控制电路讲采用更稳定、更可靠的 DSP（Digital Singnal Processor,一种独特的微处理器，以数字信号来处理大量信息的器件）技术，另一方面将进一步提高电机的性能，以及 USB 技术的应用。多轴联动技术：由于多轴联动可以完成更复杂的动作，使得雕刻更精密，因此这也将是数控雕刻机的发展方向之一。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告参 考 文 献1 刘宝廷，程树康.步进电机及其驱动控制系统M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2003.2 于东，郭锐锋.数控机床中伺服系统的现状及展望J.机械工人，2005（3）：19-22.3 王传海.经济型数控机床的改造及应用J.煤矿机械，2003（4）：1-724 蔡悦华，王恒奎，廖德刚等.一种基于主从控制的经济型数控系统J.机电工程，2007，17（1）：40-425 越玉刚，邢建国，江世成.数控工艺画雕刻机机械装置的设计J机械设计与研究，1999（2）：66-676 曾伟梁，王青松，傅建中.计算机数控雕刻系统 软硬件研究J.机械与电子，2001（5）：43-457 李元强，那明君，杨晓丽等.仿形雕刻机的设计J.农机化研究，2004（4）：87-888 张昱，刘志峰.经济型三维机械雕刻机的开发J.机械制造与研究，2006，35（4）：28-31毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一研究或解决的问题 研究五轴雕刻机的运动以及各轴上的驱动，利用步进电机驱动五轴雕刻机。要解决的问题就是如何运用已有的一套设备将步进电机与雕刻机连接起来并实现驱动。如何对每个轴的运动进行编程，将五个轴统一起来。二拟采用的研究手段（途径）（1） 对实验室现有的一套设备进行深入的了解，如步进电机的型号，软件的运用等等。（2） 运用所学的知识并查阅资料了解对五轴雕刻机的驱动编程的知识，记下重点难点与指导老师讨论。（3） 仔细研究步进电机与五轴雕刻机之间的驱动，并能运用软件对雕刻机实现一些简单的运动。（4） 驱动雕刻机雕刻出一些小模型。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：所查阅文献与毕业论文选题一致；所阅读的文献数量（包括中外文文献资料）符合要求；所作综述思路基本清晰，结构合理，观点明确；2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：毕业论文选题符合所学专业方向和专业要求；研究内容切合社会经济发展实际；课题有一定的深度，需要该生认真研究，通过方案设计论证，建模仿真等环节，最终可以完成实物制作。指导教师： 年 月 日所在专业审查意见：负责人： 年 月 日