摘要:本文介绍了用NUM1040数控系统对NILES ZSTZ315/630 C3磨齿机进行数控化改造的方案和相应设计内容。

1. 引言

我公司从原东德进口的几台ZSTZ315/630 C3磨齿机，加工精度好，效率高。但由于是七十年代设计的产品，电气控制采用继电器逻辑，不仅体积大，结构复杂，维修困难，特别是经过近二十年的使用，备件耗尽，继电器触点损坏严重，近几年故障率高。由于润滑充分，该机床的导轨，丝杠，丝母，滑台及工作台的蜗轮蜗杆等磨损不大，机床机械精度保持较好。最近我们用NUM1040数控系统和相应的驱动及伺服电机对分度工作台1、X轴进行了数控化改造，机械上取掉了所有挂轮，不仅操作简单，还提高了传动精度。电气控制全部用PLC代替原来的继电器逻辑，简化了电路结构。经检测加工出的齿轮累积误差达到0.0052mm，齿距偏差0.0038mm，6齿距差0.0046mm，径跳0.009mm，加工工件精度一致性好，改造取得完全成功。

2. 数控改造方案

ZSTZ315/630 C3磨齿机的主要参数如下：

工作台直径：315mm/630mm    工作台承载：200kg/400kg

X轴行程：360mm                      砂轮磨削角：14~26度

滑座冲程长度：20~225mm        冲程次数：75~315/Min

原机床的运动通过各类机械传动来完成，分度工作台（B轴）和X轴根据加工齿轮的大小，模数和齿数使用三级挂轮实现展成磨削运动。改造后X和B轴伺服电机轴分别通过连轴器直接与各自丝杠连接，取消挂轮减小传动误差。为了降低改造成本，缩短改造周期，经过研究论证，确定数控化改造方案如下：

（1）用NUM1040数控系统对磨削加工的展成运动进行控制，用交流数字驱动模块MDLA和BPH伺服电机驱动X和B轴，利用电机内置3072线编码器组成半闭环控制。运用数控系统对X和B二轴联动和插补运算完成各种齿轮型面的加工。

（2）利用NUM1040系统内置的PLC功能模块对机床操作、液压、冷却、润滑、砂轮起/停和滑台冲程等实现控制，取代了原机床的继电器逻辑线路，提高了机床稳定性和可靠性。

（3）保留原机床砂轮修整器的机械部分，将原来砂轮修整用的直流电机改为3 x 380V，1200R/Min，30W  的交流微型电机，增加一个小型换相接触器即可实现修整1和修整2的功能。

（4）保留砂轮驱动电机和滑台冲程电机，液压，润滑和冷却部分不变。

3. 数控系统的配置

（1）CNC硬件模块的组成

NUM1040是集CNC、PLC于一体的全功能数控系统，能控制1-6个轴（4轴插补），基本配置的输入/输出点数是64I/48O（可扩展为256I/O），1-3个手轮，8.4寸液晶彩显。能实现从刀具轨迹控制到外部设备的监控。 CNC系统硬件采用了CMOS电路，光纤通讯技术及模块化设计思想，减少了系统和外界的连线，提高了整个机床电气系统的可靠性。系统主要由电源、CNC、驱动模块组成。系统软件具有开放性和友好界面，可提供帮助性编程方式和强大的通信功能，完善的丝杠螺距误差补偿和多种插补方式，用户可以方便地根据加工特性需要编写自己的固定循环。系统的硬件配置如下：