1．引言

我公司于1989年从德国引进的ZSTZ08磨齿机，系德国NILES公司80年代的产品，其控制系统以CNC646及其I/O为核心，驱动系统的展成、分度、立柱、均采用直流驱动器和直流伺服电机，滑枕冲程控制为直流伺服驱动。因电气元件老化，CNC646系统经常失控和死机，故障率逐年增高，机床效率大为下降、机床的加工精度也受到影响。加工的齿轮多数都在8级左右，已不能满足我公司生产发展的需要。

我们采用法国产NUM Power 1050全数字数控系统对其进行了改造，使这台已经工作了近20年的老设备重新焕发了青春。

2．数控改造思路

2.1 数控系统

用当代最先进的全数字数控系统之一，法国NUM公司生产的NUM Power 1050G全数字数控系统及其全数字交流伺服驱动系统改造原来的CNC646系统、PLC系统及其直流伺服驱动。NUM Power 1050数控系统是当代最高效的CNC，得益于当今最先进的数字信号处理技术，得益于NUM在数控及驱动领域里多年积累的经验和技术， NUM Power 1050数控系统配有摩托罗拉公司64位中央处理器，是一个多处理器的CNC,每2毫秒处理一次的路径产生及跟随，以及0.2毫秒的位置环刷新周期、260Hz的速度环带宽保证了杰出的速度和精度特性，对于高性能的磨削机床非常理想。与32位数控系统比具有：

☆1.5倍的最高速度

☆0.5倍的插补时间

☆20倍的位置环刷新周期

☆3倍的速度环带宽 

☆4倍的速度环刷新周期

NUM Power 1050数控系统是当代最开放、最高效、最可靠、最具市场竞争力的新一代数控系统。

2.2 取消机械传动齿轮

取消原机床的机械齿轮传动方式，采用交流伺服电机与滚珠丝杠直接联结的传动方式，消除了传动间隙对加工精度的影响。展成运动和左、右齿面进给由NUM数控系统及其全数字交流伺服驱动系统控制X轴和C轴联动，用NUM系统的动态操作功能，通过复杂运算自动生成电子挂轮，减少机械传动环节，从而确保了展成运动关系的精确。

2.3 开发友好的人工界面

开发设计齿轮参数界面、砂轮参数界面、修整磨和循环磨界面，通过人机界面可以方便的修改齿轮参数、工艺参数。自动生成冲程长度、冲程速度、展成长度及展成速度等相关参数，简化了加工前各种不同规格齿轮的计算及调整时间，简化了操作，提高了加工效率。

2.4 改砂轮主轴恒转速为恒线速度控制

增加施耐德Altivar 31（5.5KW）型交流变频控制器，实现砂轮主轴的恒线速度控制。

2.5 将原立柱移动（Y轴）、改为NUM数控系统及其交流伺服驱动系统控制。

2.6 将冲程电机改为交流变频电机，原直流调速器改为施耐德Altivar 31（15KW）型交流变频控制器，实现冲程速度的无极变速。

3．数控系统原理框图

4．软件设计

4.1 NC程序设计

利用NUM系统独有的动态操作功能，编制程序生成电子挂轮，确保X轴和C轴的精确运动，满足圆柱渐开线齿轮的齿形需要。

4.2 PLC程序设计

多任务的PLC程序编程结构，提高了PLC程序的编写和可读性。共设计了%TS0循环任务模块、%INI初始化任务模块和%SP001、%SP002、%SP003、%SP004、%SP005、%SP006、%SP007七个子程序模块。将机床的启动、使能、轴控制、辅助功能、报警信息等编制成不同的模块。程序结构合理、层次清晰。

4.3 人机界面设计

利用MMITOOL软件开发友好的人工界面，设计出主界面、齿轮参数界面、修整磨界面、砂轮界面、自动循环界面、报警界面。

4.3.1 齿轮参数界面

图1为齿轮参数界面，操作者只需按照齿轮加工图纸，在操作台的键盘上，输入有关的数据（如齿轮的齿数、模数、螺旋角、齿宽等）后，就能自动生成展程长度、展程速度、冲程长度、冲程速度等加工参数，不需要再编制零件程序，即可进行齿轮加工，操作简单可靠

根据操作者的经验可以对自动生成的各参数进行适当调整，以满足加工的需要。

4.3.2 修整磨界面

见图2，修整磨界面即半自动界面，在此界面可以对找正后的齿轮进行试磨削，也可以进行单齿磨削和多齿磨削。

4.3.3 自动循环界面

图3为自动循环界面，在自动循环界面可以对磨削量进行设置和调整。显示加工循环圈数、当前加工状态、齿轮参数、各轴的运动状态、当前的磨削量和总磨削量。

4.3.4 手动界面

见图4，在手动界面可对机床的X轴、C轴、Y轴进行单独控制，配备的手轮方便了精确对刀。可以方便地修改冲程长度、展成速度、展成长度值。操作者可根据经验直接输入左右齿面间隙，加快对刀进程。