NUM系统在数控磨床改造中的应用

摘要:介绍NUM系统在数控磨床改造中如何适应磨床特殊要求,应用模拟量控制、动态操作和E参数编程解决问题,满足使用要求。

关键词:NUM系统 模拟量控制 动态操作 E参数编程 磨床

我公司部分数控磨床因电气系统老化,导致不能正常生产,需进行数控改造,在满足机床使用要求的基础上,对比各型CNC系统性能、特点及价格后,我们选择了NUM1020/1040系统。

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

?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。

?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。

?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。

2. PLC功能

?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。

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。

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

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:

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

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

G150:Z轴振荡OFF

格式:G151 EW**EP**

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

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

G106: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

F---进给速度

G189:砂轮修正循环

格式:G189 EF**EN**ER**

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。

G196:主轴线速度编程

格式:G196 ES**

说明:ES**---砂轮线速度

四、应用总结

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。

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。

(责编:阿 杰)

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