数控磨床改造中的NUM系统应用研究

　　本文探讨了数控磨床改造中的NUM系统应用研究相关内容。

　　介绍NUM系统在数控磨床改造中如何适应磨床特殊要求，应用模拟量控制、动态操作和E参数编程解决问题，满足使用要求。

　　我公司部分数控磨床因电气系统老化，导致不能正常生产，需进行数控改造，在满足机床使用要求的基础上，对比各型CNC系统性能、特点及价格后，我们选择了NUM1020/1040系统。

　　一、NUM系统介绍

　　NUM1020/1040 系统是紧凑且功能完善的32位数控系统，特别适合于1~6轴的数控机床。在硬件方面采用了CMOS电路，光纤通讯技术及模块化的设计思想，减少了系统和外部的连线，大大提高了整个机床电气的可靠性;NUM数控系统具有很强的开放性、灵活性，CNC内部的许多信息都对用户开放，方便了用户进行程序的第二次开发，同时提供结构化编程和高级语言编程。具体特点如下：

　　1. CNC功能

　　& #8226;控制1~6轴，4轴联动，1~2主轴，可分为1~4个轴组。

　　& #8226;提供交互式的编程模块，2维CAD软件PROFIL，ISO编程语言和绘画式编程语言PROCAM，结构式编程和高级语言编程。

　　& #8226;工件程序可设4个保护区。

　　& #8226;自定义G指令，可用G指令修改已经存在的固定循环或因其它需求而增加新的固定循环。

　　& #8226;M功能和PLC功能可调用子程序。

　　& #8226;外部E参数(用户可以通过E参数来读取或改变CNC的状态)。

　　& #8226;Dynamic operator(动态操作)编程。所谓动态操作是在系统每个系统扫描周期都被执行的操作方式，它使用简单的操作指令可以直接实时处理轴的运动和输入/输出。

　　2. PLC功能

　　& #8226;内置PLC。

　　& #8226;输入输出模块设计，有效隔离，输出口负载能力为2A，远程I/O模块采用光缆连接，简化电路设计，提高可靠性。

　　& #8226;最大256I/O，2个模拟输入，1个中断输入，1个模拟输出。

　　& #8226;梯形图及C语言编程，CRT上可动态监视。

　　& #8226;PLC图形界面编辑，用户可根据机床特点编写自己的图形界面。

　　二、凸轮磨床介绍

　　瑞士KOPP公司的FSK21.3数控凸轮磨床原采用专用系统，纸带机输入程序，该机床坐标轴为X、Z、C(见下图)，坐标原采用直流伺服后改为SIEMENS 611A交流伺服，与HAIDENHAIN光栅形成全闭环控制，主轴采用INDRAMAT交流伺服控制。

凸轮磨床示意图

　　该机床有以下特殊功能：

　　G01----螺旋插补

　　G06----抛物线插补

　　G51----Z轴摆动磨削，定义振荡宽度及频率： W--宽度、0.2~32mm，F--频率、0~60HZ;

　　M50----摆动停止; M51----摆动开始

　　G89----砂轮半径和外型修正，调用修正循环，提取修正位置文件、修正数据文件。

　　修正位置定义：

　　K--砂轮半径， R--X轴修正位置， Z--Z向启动位置，W-- Z向结束位置

　　修正数据定义：

　　A--参考地址， E--进给次数， D--空行程次数， V--修正量， F--进给速度

　　砂轮线速度编程：S--0~35 m/s

　　尤其是摆动磨削功能是X轴、C轴进行插补时，要求Z轴按一定的频率和行程摆动，以提高零件光洁度，这要求系统具有多任务处理的能力。

　　三、改造方案

　　从公司实际运转的机床来看，SIEMENS 840C、FANUC 18系统可满足机床功能要求，但是系统价格高，技术支持少，二次开发工作量大，由于轴、主轴伺服驱动保留，二者均为模拟接口，我们选择NUM1020GS 系统改造该设备，利用NUM系统的Dynamic operator(动态操作功能)及外部E参数编程实现机床功能要求。

　　我们定义功能指令如下：

　　G151：Z轴振荡ON

　　G150：Z轴振荡OFF

　　格式：G151 EW**EP**

　　说明：EW---振荡宽度， EP---振荡频率

　　该指令主要用于凸轮精加工，程序在执行过程中遇到指令G151，Z轴便在当前位置进行宽度为EW的振荡，而不影响加工程序的执行，除非用G150指令来取消。

　　G100：螺旋线插补循环

　　格式：G100 X**C**F**

　　说明：X, C---终点处X, C轴的绝对坐标值， F---进给速度

　　G106：抛物线插补

　　格式：G106 X**C**P**Q**F**

　　说明：X, C---终点处X, C轴的绝对坐标值， P, Q---起点、终点的切线角

　　F---进给速度

　　G189：砂轮修正循环

　　格式：G189 EF**EN**ER**

　　说明：EF---粗、精修正选择， EN---修正次数，ER---修正量

　　砂轮半径、修正位置等数据储存在刀具偏置表中，在程序运行时自动计算与更改。

　　G196：主轴线速度编程

　　格式：G196 ES**

　　说明：ES**---砂轮线速度

　　四、应用总结

　　通过以上改造方案，我们成功恢复该凸轮磨床的正常加工性能，使停机一年多的设备重新投入运转，机床运行稳定可靠，操作较简单。

　　在成功改造凸轮磨床后，我们使用NUM1020/1040系统改造了德国产DRH2/1500双柱立式磨床，改造德国产SS13程控缓进磨床为数控磨床，改造德国产P250H程控滚齿机为数控滚齿机等，均取得了较好的效果。

　　NUM系统在以上设备的成功应用，充分发挥了其良好的开放性和灵活性，表明在旧设备改造上有较强适应性可满足旧机床多种特殊要求，性价比较高。