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。
?zui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，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。