NUM1050数控系统在三坐标龙门铣床中的应用

NUM1050是一种开放式的、功能强大的数控系统，采用64位的CPU，处理速度快、位置控制精度高。系统既可进行简单的RS232C串口通信，也可进行复杂FIPWAY网络通信。系统的参数设置及传输、机床零件程序的装卸载都相当便捷。下面简单介绍用NUM1050和NUMDRIVE对一台三坐标龙门铣床进行的电气控制。  1 机床电气控制系统组成  该机床有3个直线坐标，X坐标驱动龙门架，其行程达10.5m，3个坐标采用HEIDEHAIN直线光栅尺（1Vpp正弦波）全闭环反馈方式，机床主轴为电主轴。针对该机床的结构特点，为它的电气控制系统配置了NUMI050数控系统、NUMDRIVE数字伺服驱动系统、MDLU数字进给驱动模块；考虑到机床的DNC控制及FMS进线的功能，配置了插人式的FIPWAY网络通信模块；3个进给坐标分别安装了BPH电动机（X:36N"m,200r/min,Y:17N·m,200r/min,Z:17N·m,200r/min），主轴装备了施耐德变频器。  2 NUM1050数控系统外围接口模块 NUM1050机床操作面板有多达39个自定义键。面板与系统采用光纤连接。我们结合该机床控制操作的自身特点要求，在操作面板上定义了一些操作键，完全满足了机床控制的要求。  NUM1050为用户提供了各种输人输出模块。其中32位输入模块，每位带LED指示，它除接受一般的24VDC开关量外，还可以接三线式的接近传感器信号。这样对该机床的一些三线式接近开关，提供了方便可靠的连接。24位的输出继电器模块，zui大的输出电流可达8A。完全满足了该机床电气系统中对电磁阀、接触器的控制要求。  NUM1050本身具有一个模拟输入输出及外部中断接口（IT/ANA），为机床提供了一个灵活的模拟输出口，便于与其它模块相连。本机床应用该接口，将它作为主轴变频器的指令电压输出，成功地实现了数控系统对变频电主轴的无级调速。  3 NUM1050数控系统的软件开发工具 NUM1050数控系统为机床生产制造者提供了丰富的软件资源和强大的软件开发工具，如PLCTOOL,SETTOOL、MMITOOL和PCKITTOOL等。它们都是建立在WINDOWS平台上，给机床电气控制系统开发人员带来了极大的方便。  NUM1050还为用户提供了多种位置补偿软件，其中坐标间位置矫正软件（INTERAXIS CALIBRATION）就很有特色，它是针对龙门铣床而设计的一种位置补偿软件。由于龙门架上主轴的移动，主轴的重量造成横梁纵向变形，这种变形沿主轴运动方向呈非线性变化。通过该软件，系统能根据主轴头在横梁上的移动量，实时对Z向进行位置补偿，从而使机床取得良好的位置控制精度。  我们利用PLCTOOL软件，在短时间内开发了该机床的PLC控制程序，并应用SETTOOL对机床参数及伺服驱动参数进行了快速准确的设置与调整，对机床有关的运动数据进行调整设置（参考点、软限位、机床zui大进给速度等）。利用激光干涉测距仪，对3坐标的定位误差进行测定，运用系统提供的“轴矫正”软件进行参数位置的矫正。  NUMDRIVE数字伺服驱动系统采用参数对机床的反馈元件进行配置，系统兼容各种位置测量反馈系统，如TTL型、1Vpp型、位置编码、串行SSI协议位置编码和串行EnDat协议位置编码等一系列的位置测量反馈元件。通过伺服参数的修改设置，可以方便地对PUD位置调节器的比例与积分因子进行zui佳的调整。数字伺服驱动系统中还有低通滤波器功能，以用于特殊的应用场合。对系统修改参数，可方便地进行机床半闭环与全闭环的切换。这种功能对机床的调试特别有用。该机床采用了1Vpp型直线光栅尺，不需要EXEC:信号转换单元，只对参数V0350进行简单设置，就可实现系统与测量系统的匹配。在调试机床Z向坐标时，通过SETTOOL观察其电流，及时调整Z向电动机的上下行电流一致，并调整了Z向的伺服参数V051与V052，使Z向坐标运行平稳定位准确。系统能对光栅尺的反馈位置信号的品质进行实时检测，信号出现故障及时报警。利用SETTOOL内置示波器观察坐标进给速度与电流的波形，准确判断系统位置调节的品质，对3坐标伺服的速度比例增益与速度积分增益进行了调整。通过激光测出的坐标全长误差，对光栅尺的长度拉伸缩放调整。利用SETTOOL观察3个坐标的静态电流，及时进行系统参数与机械系统的匹配调整，使3坐标的静态电流zui小。10m多的X向进给在取消了位置误差补偿下，仅利用伺服系统的自身位置调节，就达到机床验收精度要求。总之，NUMDRIVE数字伺服驱动系统对机床的位置静动态精度的调整极为方便。