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、動態(tài)操作和e參數(shù)編程解決問題，滿足使用要求。
關(guān)鍵詞：num系統(tǒng) 模擬量控制 動態(tài)操作 e參數(shù)編程 磨床 我公司部分數(shù)控磨床因電氣系統(tǒng)老化，導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)，需進行數(shù)控改造，在滿足機床使用要求的基礎(chǔ)上，對比各型cnc系統(tǒng)性能、特點及價格后，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)計思想，減少了系統(tǒng)和外部的連線，大大提高了整個機床電氣的可靠性；num數(shù)控系統(tǒng)具有很強的開放性、靈活性，cnc內(nèi)部的許多信息都對用戶開放，方便了用戶進行程序的第二次開發(fā)，同時提供結(jié)構(gòu)化編程和語言編程。具體特點如下：
1. cnc功能
?控制1~6軸，4軸聯(lián)動，1~2主軸，可分為1~4個軸組。
?提供交互式的編程模塊，2維cad軟件profil，iso編程語言和繪畫式編程語言procam，結(jié)構(gòu)式編程和語言編程。
?工件程序可設(shè)4個保護區(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e參數(shù)來讀取或改變cnc的狀態(tài)）。
?dynamic operator（動態(tài)操作）編程。所謂動態(tài)操作是在系統(tǒng)每個系統(tǒng)掃描周期都被執(zhí)行的操作方式，它使用簡單的操作指令可以直接實時處理軸的運動和輸入/輸出。
2. plc功能
?內(nèi)置plc。
?輸入輸出模塊設(shè)計，有效隔離，輸出口負載能力為2a，遠程i/o模塊采用光纜連接，簡化電路設(shè)計，提高可靠性。
?zui大256i/o，2個模擬輸入，1個中斷輸入，1個模擬輸出。
?梯形圖及c語言編程，crt上可動態(tài)監(jiān)視。
?plc圖形界面編輯，用戶可根據(jù)機床特點編寫自己的圖形界面。
二、凸輪磨床介紹
瑞士kopp公司的fsk21.3數(shù)控凸輪磨床原采用系統(tǒng)，紙帶機輸入程序，該機床坐標(biāo)軸為x、z、c（見下圖），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
該機床有以下特殊功能：
g01----螺旋插補
g06----拋物線插補
g51----z軸擺動磨削，定義振蕩寬度及頻率： w--寬度、0.2~32mm，f--頻率、0~60hz；
m50----擺動停止； m51----擺動開始
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--進給次數(shù)， d--空行程次數(shù)， v--修正量， f--進給速度
砂輪線速度編程：s--0~35 m/s
尤其是擺動磨削功能是x軸、c軸進行插補時，要求z軸按一定的頻率和行程擺動，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
從公司實際運轉(zhuǎn)的機床來看，siemens 840c、fanuc 18系統(tǒng)可滿足機床功能要求，但是系統(tǒng)價格高，少，二次開發(fā)工作量大，由于軸、主軸伺服驅(qū)動保留，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（動態(tài)操作功能）及外部e參數(shù)編程實現(xiàn)機床功能要求。
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)行過程中遇到指令g151，z軸便在當(dāng)前位置進行寬度為ew的振蕩，而不影響加工程序的執(zhí)行，除非用g150指令來取消。
g100：螺旋線插補循環(huán)
格式：g100 x**c**f**
說明：x, c---終點處x, c軸的坐標(biāo)值， f---進給速度
g106：拋物線插補
格式：g106 x**c**p**q**f**
說明：x, c---終點處x, c軸的坐標(biāo)值， p, q---起點、終點的切線角
f---進給速度
g189：砂輪修正循環(huán)
格式：g189 ef**en**er**
說明：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)儲存在刀具偏置表中，在程序運行時自動計算與更改。
g196：主軸線速度編程
格式：g196 es**
說明：es**---砂輪線速度
四、應(yīng)用總結(jié)
通過以上改造方案，我們成功恢復(fù)該凸輪磨床的正常加工性能，使停機一年多的設(shè)備重新投入運轉(zhuǎn)，機床運行穩(wěn)定可靠，操作較簡單。
在成功改造凸輪磨床后，我們使用num1020/1040系統(tǒng)改造了德國產(chǎn)drh2/1500雙柱立式磨床，改造德國產(chǎn)ss13程控緩進磨床為數(shù)控磨床，改造德國產(chǎn)p250h程控滾齒機為數(shù)控滾齒機等，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)揮了其良好的開放性和靈活性，表明在舊設(shè)備改造上有較強適應(yīng)性可滿足舊機床多種特殊要求，性價比較高。