NUM系统在数控磨床改造中的应用

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一、NUM系统介绍
& L7 X2 h5 Q1 N4 z; d+ X# [! NNUM1020/1040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：
& K7 G8 b6 T6 L2 d1. CNC功能
•控制1~6轴，4轴联动，1~2主轴，可分为1~4个轴组。
0 p$ M9 E2 V; N5 o9 s* P! u& x7 h•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。
•工件程序可设4个保护区。
•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。
•M功能和PLC功能可调用子程序。
9 B5 _2 j+ \( U" [- _+ _7 G1 Z•外部E参数（用户可以通过E参数来读取或改变CNC的状态）。
5 g: n2 L# j# K/ I$ e! u9 N  [•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
' A  s* r' P3 ]& C, W7 O•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。
! L7 |) R4 G  [% Z•最大256I/O，2个模拟输入，1个中断输入，1个模拟输出。
' X7 C' F. e1 e% K$ }2 Z& ?( H•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。
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。
9 _* N- V' S8 s
凸轮磨床示意图
该机床有以下特殊功能：
6 z5 V8 a% G! }5 Q1 f  D/ c, aG01----螺旋插补
! F! _2 z- f4 U2 DG06----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。
/ O! h8 `% }# b5 F; Z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：
1 }- k* Q$ |2 OA--参考地址， E--进给次数， D--空行程次数， V--修正量， F--进给速度
( D  t0 B; S9 A" b! J7 V砂轮线速度编程：S--0~35 m/s
: r" j* L! \' _9 ^( Z7 @- W- J, A. }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。
, O% S3 X  ]8 C! N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：
; U2 A* N3 ]" oG151：Z轴振荡ON
9 Z0 T+ v/ Z# n+ K/ @. U- AG150：Z轴振荡OFF
( S. t/ J: z0 o1 [( T' `格式：G151 EW**EP**
说明：EW---振荡宽度，  EP---振荡频率
, ]- [  c: |$ R1 o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**
! T2 `& P+ ?2 S/ d2 b, v) }2 U. c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
) E. @8 l' v/ K  D2 T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
3 Y9 f# e/ Z( N+ D1 e8 a0 a' wF---进给速度
/ D9 ~% d7 Q! Y9 m, E+ A' tG189：砂轮修正循环
格式：G189 EF**EN**ER**
  ?# g* r/ P+ f6 }; ?3 B8 A' d0 h. n# \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。
- F: X! M  j$ M/ k! oG196：主轴线速度编程
- n4 \. I/ f# o6 g. M* P9 X0 g& C格式：G196  ES**
0 x! Q4 G6 S% y7 n6 y% M+ y说明：ES**---砂轮线速度
" g" M. @8 t, a' M( q2 a& i. U1 j" z四、应用总结
. O# I2 E+ H* ~; I: ?( j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。
  E/ B# L/ ~  k; A" ]. {; P. ?; A# sNUM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。
文章关键词： 数控磨床