关于硬件在环滚齿机数控系统开发.pdf

2014年 5月 机械设计与制造工程 Mav．2014 第43卷 第5期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．5 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．05．017 基于硬件在环的滚齿机数控系统的开发 李先江 ，樊留群 ，赵建华。 (1．同济大学 中德学院，上海 200092) (2．沈阳机床上海研究院，上海 200433) 摘要：运用硬件在环技术在沈阳机床厂开发的i5数控 系统平台上进行 了滚齿机数控系统的开发。 采用SolidWorks软件建立了滚齿机的三维模型，并利用Virtuos建立了滚齿机控制系统模型，从而 构建了硬件在环仿真系统。经过数控加工程序仿真验证，结果表明，可大大提高数控系统的开发 效率 ，降低开发风险。 关键词：滚齿机 ；硬件在环；Virtuos；i5数控系统 中图分类号：THI6 文献标识码：A 文章编号：2095—509X(2014)05—0063—04 传统的滚齿机控制系统开发流程是将开发的 1 基于虚拟样机的滚齿机数控系统开发流 系统连接到滚齿机床进行测试，故系统开发周期较 程 长且需要投入大量的资金，同时受到周围环境的影 基于虚拟现实技术的虚拟制造(VirtualManu— 响，难以覆盖滚齿机的全部工况。虚拟制造技术首 facturing)技术在统一模型之下对设计和制造等过 先在设计阶段利用计算机建立三维 CAD模型，对 程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技 设计方案进行评价和验证，利用虚拟模型能够在制 术集成在三维的、动态的数字模型之上l3]。现代 造前对产品的外观、运动学和动力学特性进行仿 机床设计已经不仅仅是运动、功能和强度的设计， 真。硬件在环 (HIL)仿真技术可以将实际控制系 还必须考虑所设计的机床动态性能如何，甚至在机 统与虚拟机床模型连接在一起，对虚拟机床进行全 床没有制造出来以前就能够进行虚拟加工，预测其 面仿真，特别是在机电耦合方面，可对数控系统和 动态性能，这就要借助虚拟机床来进行仿真。利用 机床的耦合问题进行仿真验证LlI2J。目前硬件在 数控系统、机床和加工过程三者的协同仿真模型， 环技术主要运用于汽车电子的开发，在机床控制系 可以预测机床在当前加工条件下的工件表面质量 统方面的应用较少，本文首次将该技术运用到滚齿 和加工过程的稳定性。目前市面上的虚拟机床仿 机数控系统开发中。 真解决方案需要在多个软件中进行处理，要花费大 滚齿机床是通过展成对齿轮进行加工，主要通 量时间建立模型和处理转换工作，建立起的虚拟机 过6根转动轴的相互配合形成加工轨迹，完成齿轮 床也不能直接和真实数控系统结合建立起 HIL仿 加工。随着电机驱动技术的发展，现代滚齿机床各 真环境。德国斯图加特大学机床与控制技术研究 转动轴均由伺服电机直接驱动，采用所谓电子齿轮 所(ISW)及其工业控制技术公司(ISG)开发的Vir- 技术，这对数控系统的开发提出了新的要求。i5数 tuos虚