基于硬件在环的滚齿机数控系统的开发.pdf

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1、2014年5月机械设计与制造工程Mav．2014第43卷第5期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．5DOI：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

2、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

3、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

4、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(IS

5、G)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虚拟机床仿真软件，是在一个平台下建立包含控系统是沈阳机床厂自主开发的数控系统，能够进机电耦合的虚拟机床，具备实时仿真性能，并能方行切削、铣削等加工，但该系统目前尚不支持滚齿加便地和真实数控系统进行连接。Virtuos仿真系统工控制，本文将进行滚齿机数控系统的开发。Virtu一硬件由仿真计算机和安装在其上的总线从站组成，08软件是ISG公司最新推出的硬件在环仿真软件，从站模拟伺服和I／O，实现仿真系统中的虚拟机床国内尚无学者对其进行介绍和运用。由于沈阳机床厂目前尚无滚齿机物理机床，为了节约企业开发成与真实数控

6、系统的交互。在该仿真系统当中可以本，提高开发效率，本文将利用Virtuos软件运用硬建立虚拟样机的控制模型和可视化模型，并能进行件在环仿真技术进行滚齿机数控系统的开发。仿真操作，如图1所示。收稿日期：2014—03—24作者简介：李先江(1987一)，男，重庆人，同济大学中德学院硕士研究生，主要研究方向为数控机床。·63·