摘要：介紹NUM系統(tǒng)在數(shù)控磨床改造中如何適應(yīng)磨床特殊要求，應(yīng)用模擬量控制、動(dòng)態(tài)操作和E參數(shù)編程解決問(wèn)題，滿足使用要求。
關(guān)鍵詞：NUM系統(tǒng) 模擬量控制 動(dòng)態(tài)操作 E參數(shù)編程 磨床
公司部分?jǐn)?shù)控磨床因電氣系統(tǒng)老化，導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)，需進(jìn)行數(shù)控改造，在滿足機(jī)床使用要求的基礎(chǔ)上，對(duì)比各型CNC系統(tǒng)性能、特點(diǎn)及價(jià)格后，我們選擇了NUM1020/1040系統(tǒng)。
一、NUM系統(tǒng)介紹
NUM1020/1040 系統(tǒng)是緊湊且功能完善的32位數(shù)控系統(tǒng)，特別適合于1~6軸的數(shù)控機(jī)床。在硬件方面采用了CMOS電路，光纖通訊技術(shù)及模塊化的設(shè)計(jì)思想，減少了系統(tǒng)和外部的連線，大大提高了整個(gè)機(jī)床電氣的可靠性；NUM數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的開(kāi)放性、靈活性，CNC內(nèi)部的許多信息都對(duì)用戶開(kāi)放，方便了用戶進(jìn)行程序的第二次開(kāi)發(fā)，同時(shí)提供結(jié)構(gòu)化編程和高級(jí)語(yǔ)言編程。具體特點(diǎn)如下：
1. CNC功能
•控制1~6軸，4軸聯(lián)動(dòng)，1~2主軸，可分為1~4個(gè)軸組。
•提供交互式的編程模塊，2維CAD軟件PROFIL，ISO編程語(yǔ)言和繪畫(huà)式編程語(yǔ)言PROCAM，結(jié)構(gòu)式編程和高級(jí)語(yǔ)言編程。
•工件程序可設(shè)4個(gè)保護(hù)區(qū)。
•自定義G指令，可用G指令修改已經(jīng)存在的固定循環(huán)或因其它需求而增加新的固定循環(huán)。
•M功能和PLC功能可調(diào)用子程序。
•外部E參數(shù)（用戶可以通過(guò)E參數(shù)來(lái)讀取或改變CNC的狀態(tài)）。
•Dynamic operator（動(dòng)態(tài)操作）編程。所謂動(dòng)態(tài)操作是在系統(tǒng)每個(gè)系統(tǒng)掃描周期都被執(zhí)行的操作方式，它使用簡(jiǎn)單的操作指令可以直接實(shí)時(shí)處理軸的運(yùn)動(dòng)和輸入/輸出。
2. PLC功能
•內(nèi)置PLC。
•輸入輸出模塊設(shè)計(jì)，有效隔離，輸出口負(fù)載能力為2A，遠(yuǎn)程I/O模塊采用光纜連接，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高可靠性。
•最大256I/O，2個(gè)模擬輸入，1個(gè)中斷輸入，1個(gè)模擬輸出。
•梯形圖及C語(yǔ)言編程，CRT上可動(dòng)態(tài)監(jiān)視。
•PLC圖形界面編輯，用戶可根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)編寫(xiě)自己的圖形界面。
二、凸輪磨床介紹
瑞士KOPP公司的FSK21.3數(shù)控凸輪磨床原采用專用系統(tǒng)，紙帶機(jī)輸入程序，該機(jī)床坐標(biāo)軸為X、Z、C(見(jiàn)下圖)，坐標(biāo)原采用直流伺服后改為SIEMENS 611A交流伺服，與HAIDENHAIN光柵形成全閉環(huán)控制，主軸采用INDRAMAT交流伺服控制。
凸輪磨床示意圖
該機(jī)床有以下特殊功能：
G01----螺旋插補(bǔ)
G06----拋物線插補(bǔ)
G51----Z軸擺動(dòng)磨削，定義振蕩寬度及頻率： W--寬度、0.2~32mm，F(xiàn)--頻率、0~60HZ；
M50----擺動(dòng)停止； M51----擺動(dòng)開(kāi)始
G89----砂輪半徑和外型修正，調(diào)用修正循環(huán)，提取修正位置文件、修正數(shù)據(jù)文件。
修正位置定義：
K--砂輪半徑， R--X軸修正位置， Z--Z向啟動(dòng)位置，W-- Z向結(jié)束位置
修正數(shù)據(jù)定義：
A--參考地址， E--進(jìn)給次數(shù)， D--空行程次數(shù)， V--修正量， F--進(jìn)給速度
砂輪線速度編程：S--0~35 m/s
尤其是擺動(dòng)磨削功能是X軸、C軸進(jìn)行插補(bǔ)時(shí)，要求Z軸按一定的頻率和行程擺動(dòng)，以提高零件光潔度，這要求系統(tǒng)具有多任務(wù)處理的能力。
三、改造方案
實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床來(lái)看，SIEMENS 840C、FANUC 18系統(tǒng)可滿足機(jī)床功能要求，但是系統(tǒng)價(jià)格高，技術(shù)支持少，二次開(kāi)發(fā)工作量大，由于軸、主軸伺服驅(qū)動(dòng)保留，二者均為模擬接口，我們選擇NUM1020GS 系統(tǒng)改造該設(shè)備，利用NUM系統(tǒng)的Dynamic operator（動(dòng)態(tài)操作功能）及外部E參數(shù)編程實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能要求。
我們定義功能指令如下：
G151：Z軸振蕩ON
G150：Z軸振蕩OFF
格式：G151 EW**EP**
說(shuō)明：EW---振蕩寬度， EP---振蕩頻率
該指令主要用于凸輪精加工，程序在執(zhí)行過(guò)程中遇到指令G151，Z軸便在當(dāng)前位置進(jìn)行寬度為EW的振蕩，而不影響加工程序的執(zhí)行，除非用G150指令來(lái)取消。
G100：螺旋線插補(bǔ)循環(huán)
格式：G100 X**C**F**
說(shuō)明：X, C---終點(diǎn)處X, C軸的絕對(duì)坐標(biāo)值， F---進(jìn)給速度
G106：拋物線插補(bǔ)
格式：G106 X**C**P**Q**F**
說(shuō)明：X, C---終點(diǎn)處X, C軸的絕對(duì)坐標(biāo)值， P, Q---起點(diǎn)、終點(diǎn)的切線角
F---進(jìn)給速度
G189：砂輪修正循環(huán)
格式：G189 EF**EN**ER**
說(shuō)明：EF---粗、精修正選擇， EN---修正次數(shù)，ER---修正量
砂輪半徑、修正位置等數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在刀具偏置表中，在程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)計(jì)算與更改。
G196：主軸線速度編程
格式：G196 ES**
說(shuō)明：ES**---砂輪線速度
四、應(yīng)用總結(jié)
通過(guò)以上改造方案，成功恢復(fù)該凸輪磨床的正常加工性能，使停機(jī)一年多的設(shè)備重新投入運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)床運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作較簡(jiǎn)單。
在成功改造凸輪磨床后，使用NUM1020/1040系統(tǒng)改造了德國(guó)產(chǎn)DRH2/1500雙柱立式磨床，改造德國(guó)產(chǎn)SS13程控緩進(jìn)磨床為數(shù)控磨床，改造德國(guó)產(chǎn)P250H程控滾齒機(jī)為數(shù)控滾齒機(jī)等，均取得了較好的效果。
NUM系統(tǒng)在以上設(shè)備的成功應(yīng)用，充分發(fā)揮了其良好的開(kāi)放性和靈活性，表明在舊設(shè)備改造上有較強(qiáng)適應(yīng)性可滿足舊機(jī)床多種特殊要求，性價(jià)比較高。
