NUM系统在数控磨床改造中的应用

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一、NUM系统介绍
4 f' H& G4 {+ u- @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：
- i" k6 B! A& x: |8 t7 ]1. CNC功能
$ c5 r6 L+ x, M•控制1~6轴，4轴联动，1~2主轴，可分为1~4个轴组。
•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。
) |2 O) o$ e$ l•工件程序可设4个保护区。
  U* p' I0 m4 @2 E•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。
$ b: z% @) K' s% `•M功能和PLC功能可调用子程序。
•外部E参数（用户可以通过E参数来读取或改变CNC的状态）。
& |# q0 C/ L8 E; L7 t* V# h" w1 ?•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。
/ H. a) P0 T* w' w+ [2. PLC功能
) R4 q. w  s  p% w•内置PLC。
•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。
•最大256I/O，2个模拟输入，1个中断输入，1个模拟输出。
•梯形图及C语言编程，CRT上可动态监视。
•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。
2 g5 O7 V$ M0 K2 W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。
0 Z1 D' C9 |, [% B  h1 F$ v
9 P" L* O  j. m: e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
" z9 |5 B8 M8 h: o  oG51----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；
7 m8 m3 y% W5 ?, `# Q% a' p; u8 pM50----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
" p, @. _' f2 h3 }9 x+ e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：
4 `! I1 v% [; X3 |3 n  o' ^1 xG151：Z轴振荡ON
/ `+ L* q4 Y8 \1 ?( U9 UG150：Z轴振荡OFF
5 E- l; X' M; L. W5 Z6 h; ]+ U格式：G151 EW**EP**
说明：EW---振荡宽度，  EP---振荡频率
# j7 c+ }2 F% H6 B0 m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。
+ V% g$ ~, _5 {- _7 k1 s& t: dG100：螺旋线插补循环
2 J/ I4 c) s6 O6 q) H8 ?格式：G100 X**C**F**
, v0 Z" L; Y4 o( \5 P# g$ ?8 ~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**
' z" P* _9 E' Z* j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
: ~  J8 v' T! L! M% uF---进给速度
G189：砂轮修正循环
9 t. v# v3 Q: B9 I" T( p格式：G189 EF**EN**ER**
说明：EF---粗、精修正选择， EN---修正次数，ER---修正量
- `+ B! p6 m6 p* q; C! x9 Y: u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。
' c7 z8 A1 N9 B/ i: M7 z* CG196：主轴线速度编程
: S+ T; ~4 p8 f$ L; C" D% _格式：G196  ES**
说明：ES**---砂轮线速度
四、应用总结
& |6 R+ J( m% F% ?5 \4 q; Y4 t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。
2 i2 K' q2 L, i$ I- n6 f# |  Q  N. \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。
& d% t2 L' `" j7 ^; S文章关键词： 数控磨床