数控系统改造的总体设计
由于要求改造周短,siemens和fanuc数控系统定货周期长（四周以上）,num数控系统1040有现货,使用要求操作界面为中文,在1040的基础上增加一台pc及其操作键盘、鼠标、14’彩色液晶显示器、40g硬盘、远程16输入/16输出模块二个、远程16输入模块一个、带继电器的24输出模块二个、电子手轮一个。
为了节约改造投资,原机床的主轴驱动系统、主轴电机和x,y,z,b轴进给驱动系统和电机、液压和润滑系统保持不变。
更换原机床有泄漏的冷却泵。
为了方便操作工人对刀,给原机床增加一个电子手轮。
原机床全部为交流110v液压阀,保留110v交流变压器,由带继电器的plc输出控制液压电磁阀。
为防止直流24v干扰数控系统,专门设计一个24v的开关电源供num1040使用,为此增加一个交流380v/220v的变压器。原机床的24v直流电源仍然为外部（除数控系统以外）使用。
电路设计与安装调试
液压控制
在机床操作面板上增加“液压启动”和“液压关闭”两个按钮,“液压启动”使用常开触点（线号1305,13060）,“液压关闭”常闭触点（线号1303,1305）,连接方法与原图一致。将原图中的“cnc准备好”触点（线号1308,1309）短路,在原电路图中3cr触点（线号1321）处串入一个由plc控制输出的继电器常开触点,作为cnc工作正常的条件,为伺服驱动电源接通（2pc）而自保（在主启动1cr释放时保持2pc吸合）。
伺服控制
各伺服轴的连接中:
通道a连接heidenhain光栅测量尺u1信号。
通道a*连接heidenhain光栅测量尺u1*信号。
通道b连接heidenhain光栅测量尺u2信号。
通道b*连接heidenhain光栅测量尺u2*信号。
通道z连接heidenhain光栅测量尺u0信号。
通道z*连接heidenhain光栅测量尺u0*信号。
y轴带有由液压电磁阀控制的抱闸（不是电机抱闸）,安装在y轴丝杠底部,其原理是液压没有启动时靠弹簧力量将丝杠顶住,丝杠不能旋转。一旦液压启动克服弹簧力,丝杠可以旋转。所以抱闸只受液压启动或者停止控制,只要机床接通的3cr吸合,y轴的抱闸就松开。抱闸的一端连接110v交流电零线1302,另外一端连接液压启动控制的接触器1m的触点1325。
在机床回参考点时考虑到安全问题,首先z轴回参考点,即z轴离开主轴方向一定距离,然后别的轴再回参考点。为了方便加工使用,除b轴以外,x,y,z轴的零点都不在参考点开关附近,而是偏移了一定距离。
b轴没有参考点开关,回参考点时以零脉冲作为参考点,所以参考点的实际位置与圆光栅的安装位置有关,更换圆光栅测量系统时要注意安装位置,同时注意修改b轴参考点的偏移量大小。
另外b轴电机带有抱闸,直流24v电源一通就松开b轴电机抱闸。
主轴还通过齿轮连接了另外一个1000线的编码器,作为主轴定向时使用,主轴定向可以定在任意角度（m19ecoxx,xx为角度）,在精镗孔退刀时使用。
主轴采用油雾润滑。
手摇脉冲发生器的端子22,23串联到急停线路中。手摇脉冲发生器的端子20,24连接到plc,只有该端子接通（按钮按下）时手摇脉冲发生器才起作用。
plc输入输出配置
输入配置:
32输入模块共2块,合计64个输入点。
16输入/16输出远程模块2块合计32个输入点,32个输出点。
32输入远程模块1块,32个输入点。
总计配置输入点128个。
输出配置:
除上面远程模块的输出32个点外,还有24输出模块2块,合计48个输出点。总计配置输出点80个。
用户plc程序设计
num数控系统软件介绍
plctool:它包括machinemanager和plctool两个部分,前者负责传送plc程序、加工程序、工具表、螺距误差补偿和机床参数。后者负责编辑plc梯形图。
backup:负责备份数据（自动全部备份,不用选项）。
editpp:负责编辑加工程序。
settool:负责调整参数。
mmitool:人机界面定义（自做人机界面用）。
numcom:pc与1040数控系统通信、公共协议通信用。
num数控系统plc的主要软件模块
%ini:系统初始化模块,只在系统上电时执行一次。
%ts0:主任务模块（扫描时间20ms）,调用子程序模块
%ts1-ts5:系统任务模块（扫描时间100ms）%tf0-tf15:背景任务及用户界面模块（处理图形显示等）
%sp0-sp255:子程序模块
%th0-th15:快速中断处理模块
%99999:报警文本
num数控系统使用的plc变量
%m（0-7fff*8bit）:中间变量,断电保持。可以表示为m0.0,m0.b,m0.w,m0.l（分别为位,字节,字和长字）。
%v（0-7fff*8bit）:中间变量,断电不保持。可以表示为v0.0,v0.b,v0.w,v0.l（分别为位,字节,字和长字）。
%i:输入变量
%q:输出变量
%r:读cnc变量
%w:写cnc变量
num的延时类型
通电延时:ton
断电延时:toff
脉冲延时:tp（保持导通时间,可变）
plc用户程序
用户plc程序主要包括:（1）液压启动/停止和机床各轴的运动;（2）手动/自动工作台交换;（4）主轴定向和换档;（3）手动/自动换刀;（5）报警文本。
注意:（1）33=（刀位65+1）/2;（2）步数即刀链旋转的刀位数。
自动换刀是加工中心的一个重要功能,t-30加工中心刀库有65个刀位,刀链按zui短路径将要交换的刀送到换刀位置,用新刀号（欲换的刀位号）和旧刀号（当前主轴位置的刀号）之间的关系计算出刀链的运动方向和运动步数,通过机械手实现送刀和还刀动作。
调试中解决的主要技术问题
y轴下滑问题
改造前t-30加工中心当液压关闭时y轴由于受重力影响会下滑大约15u左右,使用中可能造成刀具损坏。改造过程中经过打表测量和检查,发现在液压停止时y轴丝杠会旋转一个角度,原因是液压关闭时y轴制动器的弹簧起作用,由于丝杠底座背帽拧得不紧（存在间隙）,在弹簧力作用下造成丝杠旋转,带动y轴下滑。拧紧背帽,在关闭液压时打表测量y轴下滑<5u,达到允许的范围。
x,y,z轴参考点开关信号极性问题
原t-30加工中心x,y,z轴参考点开关使用的是负极性接近开关,即达到参考点开关时电平（0v）,而num数控系统对参考点开关信号的要求是正极性,为了适应这一要求,我们为每一个轴增加了一个带常闭触点的继电器。
将继电器的a,b端子（线圈）串入接近开关电路中,静态时继电器吸合,d端输出低电平（0v）,当接近开关起作用时,uab=0v,继电器失电,常闭触点闭合,ud=24v,输出高电平,满足num数控系统对参考点开关信号的要求。
由于b轴在回参考点时没有使用参考点开关信号,而是用零脉冲信号作为参考点信号,所以不存在极性转换问题。
冷却液不畅通问题的解决
原机床从主轴端孔（9个）中喷冷却液,由于多年的使用加之冷却液不干净,9个端孔有7个堵塞,工件冷却效果差,根据用户恢复冷却液喷孔的要求,我们打开主轴端盖,*清除环行槽中的脏物,使9个端孔都能够喷射冷却液。
原机床的冷却泵经过多年的使用出现泄漏,造成冷却压力达不到要求,我们用一只潜水泵代替原冷却泵,原3×380v的电源改成单相220v电源,增加了一只电源变压器以满足使用要求。
交换工作台出现问题的解决
在交换工作台时出现向b轴托盘推其中一个工作台的过程中,另外一个工作台也向外运动的情况。结合液压图分析是由于存在回油压力造成的,更改液压系统结构比较麻烦,我们就在编制plc程序时从电路上采取措施加以解决。
在接通一个电磁阀向b轴托盘推工作台的同时,置位另外一个电磁阀,使其拉住另外一个工作台不至于它向外移动,较好的解决了出现的问题。用同样的方法我们也解决了换刀门出现的在换刀过程中下落问题。
（来源：弗戈金属加工网）