NUM系统在数控磨床改造中的应用

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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
% G- Q, p: F/ t$ J2 T•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。
0 ^0 ^! J$ v% f6 O% ~, m- ~•工件程序可设4个保护区。
. d" B! Y  H6 i# I( b7 G•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。
& _5 W  p( x3 q9 g" B" }4 r•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）。
•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。
5 x: x8 k" S, u1 F1 S7 G* r2. PLC功能
, g0 D4 e5 k+ e2 Q, M9 K) Y" Z•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。
! h" j$ E8 g$ I: P  S•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。
# Y& ^6 X- U0 q! U6 S( f•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。
: @3 C( q% ]1 [: H) n二、凸轮磨床介绍
4 ?7 B/ ~8 p5 A" V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。

' Y" w& z+ S4 T( f4 c. ]# U  j凸轮磨床示意图
该机床有以下特殊功能：
G01----螺旋插补
( T- x$ M2 ?; kG06----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
/ X" G+ C+ d9 Z7 p& z3 q5 e. WG89----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。
# ^! }* K% @- j1 o( L5 c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
0 ?0 y# o. V) N9 g6 \. J* e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。
) s, {& b0 H' L$ ]9 m( A* t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
( A. P5 M# v9 c8 d  c4 \+ RG150：Z轴振荡OFF
格式：G151 EW**EP**
7 p6 D* f" [7 `$ O; L说明：EW---振荡宽度，  EP---振荡频率
9 r  m' A1 t5 y* }8 _- I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
0 ]( i/ ?5 v. g9 ]' j格式：G100 X**C**F**
( g- i: [) L4 U" \0 R说明：X, C---终点处X, C轴的绝对坐标值， F---进给速度
1 m1 O5 g, S4 f: X' n7 c5 q1 @9 {G106：抛物线插补
$ p. k7 ]! ?5 U/ @0 f格式：G106 X**C**P**Q**F**
0 U( f; q2 L2 T& x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
+ e6 d, D, U% [% V: t" a' MF---进给速度
2 ~  P; Q6 {+ x+ a( \. fG189：砂轮修正循环
# b& Z) f! |9 ?! Q+ L5 y格式：G189 EF**EN**ER**
, J7 n" I; O  d  `$ g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。
: N5 ~3 M9 H9 i# E6 u3 [3 OG196：主轴线速度编程
$ @, {1 [# E4 N$ ^$ ^' K' D格式：G196  ES**
) z5 l$ u8 y- v! H+ [说明：ES**---砂轮线速度
四、应用总结
& p; y2 Q  E1 c; V( a* U+ M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。
( M! N$ j& Y* c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。
/ o) z* X% @' n* O; i9 V$ FNUM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