NUM系统在数控磨床改造中的应用

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一、NUM系统介绍
7 ~4 E% j, D* y8 |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
•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。
•工件程序可设4个保护区。
* {" e' z- }. L•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。
4 O3 D7 H7 B& b  A- u0 [•外部E参数（用户可以通过E参数来读取或改变CNC的状态）。
4 S, n+ w# F$ L* a•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
3 n5 t  n' K7 }0 I2 b3 ^•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。
* t7 _) q6 v1 x1 i1 A" ~( [•最大256I/O，2个模拟输入，1个中断输入，1个模拟输出。
9 i; E3 q# R5 ^' j: t. O% i& y; S•梯形图及C语言编程，CRT上可动态监视。
. f; L" t6 s. X$ W•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。
* e) L) H; V" N4 P/ B5 z二、凸轮磨床介绍
% u: n# P0 d2 u0 G6 ~0 c2 c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。
8 \2 ?1 T" R9 Y5 X
凸轮磨床示意图
该机床有以下特殊功能：
4 W7 s- F' ]5 `  d3 Y3 MG01----螺旋插补
4 ~+ x, K, i9 m% e+ O  OG06----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：
6 w. C5 W! e4 W, r$ L1 T' wK--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：
' V' J9 j$ ^! |6 J8 yA--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
+ ~, b" y7 S; a0 W" P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：
; P. j* h0 \1 T0 Q' ?6 hG151：Z轴振荡ON
  `6 X) L' r4 \" N6 U7 TG150：Z轴振荡OFF
格式：G151 EW**EP**
; D4 {5 C" N# R* b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
4 a3 {, ]6 R0 e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
7 b" ~  M! A( rG106：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
0 j7 E; w1 [% ~F---进给速度
4 _3 F, E: Z' \$ E0 Y" YG189：砂轮修正循环
格式：G189 EF**EN**ER**
5 V  U7 g3 |  ?- w- ~% v2 G说明：EF---粗、精修正选择， EN---修正次数，ER---修正量
0 G  c: g' O' u6 m3 ~1 M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
$ t6 P. l' a5 e格式：G196  ES**
* B& ^2 Y! G; t0 d7 v说明：ES**---砂轮线速度
四、应用总结
4 S8 G9 M+ p6 h! C6 V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。
. T& S) X5 M1 P" B3 f9 x1 I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。
文章关键词： 数控磨床