|
引言
隨著我國制造業的飛速發展 數控機床制造技術也在不斷地發展 同時對數控機床的各項性能提出了越來越高的要求 主要表現在機械精度和剛性 數控系統的高速高精度等 為了適應這種需求 數控系統的制造商也開發了很多新的高速高精度的功能 比如 FANUC 控制系統的 AICC 簡易輪廓控制 ,HPCC 高精度輪廓控制 ,AI NANOHPCC 智能納米高精度輪廓控制 等高速高精度功能 隨著速度和精度的高速控制 在控制方面的不穩定因素也隨之提高 即加大了振動因素 所以必須加以調整來盡量抑制振動的發生 才能達到高速高精度的要求 以下以 FANUC 數控系統為例 分析振動產生的原因和如何減小振動所采取的措施
加工中心請選擇 伯特利數控
機床振動的原因
1.1 由于電機本身的磁極是永磁體 所以在運動時會由于磁滯現象而產生小的波動 或者由于機械靜摩擦 或者由于機械剛性不好產生的低頻振動 這些都不能通過參數來調整 只能從機械上去解決 對于線性電機 可以有參數來補償由于磁滯產生的振動
1.2 位置環和速度環增益不匹配會產生低頻率振動 一般解決的辦法是先盡量提高速度環增益 然后降低位置環增益PG=100/S->16Hz 位置增益設定為 1000 時 會產生 16Hz 左右的振動
1.3 機械共振 一般在 200Hz 以上 可以使用 HRV 過濾器來消除 注意 伺服軟件要 90B0 版本以后的才有此功能 在 90B0 版本之前的伺服軟件 只能通過 TCMD 過濾器 參數 2067 來消除
1.4 來自指令的振動 由于指令的插補周期為 8ms 在提高速度增益和位置增益的時候 使信號產生振動(大約 125Hz) 或者由于 VFF的作用產生的高于 400Hz 的振動 振動可以通過調整 FAD 時間常數來消除可通過調整插補后加減速時間常數來消除 或者由于 VFF2069 的設定值太大 可適當減小設定值
1.5 全閉環時 由于機械連接的剛性不好 在移動時 特別是加減速的時候 會產生振動 主要是機械測的位置反饋和電機側的速度反饋之間不一致 由機械固有頻率可知道 必須減小位置增益 但位置增益減小了 就會增大形狀誤差 可以有幾種方法解決 第一 加機械速度反饋功能 基本功能 一般對 50Hz 左右的振動有效 第二 增加振動抑制控制功能 基本功能
1.6 其他特殊情況
1.6.1 對于重力軸 在下降時 由于能量反饋到電機 再到放大器所以也會產生振動
1.6.2 對于 Tandem 軸 由于連接的兩個電機的速度和負載特性的不同 而產生不同的外亂振動 由于此現象不多見 且調整步驟比較多 在這里不做討論
高速加工中心 請選擇 伯特利數控
機床振動的抑制
2.1 停止時振動抑制
調整步驟
2.1.1 首先設定 HRV2 控制有效 伺服軟件 90B0 以后版本 再使用[Servo guide]測量各軸的頻率響應曲線 由頻率響應曲線設定最佳的速度環增益 如果有高頻率的機械共振 增加 HRV 濾波器功能 將機械共振點消除 這時設定的伺服增益數只是在靜態的某一點的最佳值 最好要選擇幾個點來測 還要在移動過程中測量 TCMD 的波形125 s,800 個采樣點 用[CTRL+F]觀察振動頻率 實際的振動頻率要在顯示的數值上乘以 10 因為是 0.1s 刻度 對于速度增益的調整 要注意 盡量提高 但高了以后就會發生振動 分析振動的原因 如果是高頻的共振 大于 200Hz 可使用 HRV 濾波器消除 如果低頻振動可能是由于機械原因 只能降低設定值
2.1.2 其次要分析發生振動的原因 看是由于什么原因引起 可根據具體的原因來采取適當的解決方法 在上面的原因分析里面有介紹
2.1.3 一般在通過觀察頻率響應波形之后 如果波形符合如圖所示的三個條件 在停止時就不會產生振動
CNC加工中心 請選擇 伯特利數控
2.2 移動時振動抑制
在通過頻率響應波形設定了伺服的速度增益后 還要在移動 快速 進給兩種方式 時測量是否有振動, 包括快速進給和切削進給 一般由于機械剛性和靜態摩擦等原因 靜態調整好后 移動時可能還會發生振動 這時候還要在移動時重新調整 主要是伺服增益的降低
2.3 全閉環振動調整當系統采用全閉環控制時候 如果機械剛性不好 一般都會發生振動 而且不容易消除 以下簡單介紹一下調整時的注意點
2.3.1 基本連接 如圖所示為全閉環控制的基本連接
2.3.2 基本參數設定 如圖所示為全閉環基本參數設定流程
流程圖左邊為全閉環的設定步驟 要注意的是 CMR, N/M, 位置脈沖數 如果設定錯誤 有時候軸可以走 并且移動的距離也正確 但會加大振動
例如
絲杠 12mm, 光柵尺為串行 LC491F, 實際分辨率為 0.01 m, 則設定如下
CMR=2
鉆攻中心請選擇 伯特利數控
AMR=0000000
N/M=指令單位/輸出脈沖=1 m/ 1/0.01 m =1 100
注意 當設定了以上的 N/M 系統可能會出現 417 報警 這時 可以查找診斷 352 內容 為 10016 參數的內部數值失控檢測溢出 可通過設定參數 2200#0=1 來屏蔽此報警 位置脈沖 Ns=絲杠螺距/光柵分辨率=12000/0.01=30000*40 參數 2024=30000 參數 2185=40 位置反饋脈沖數如果大于 32767 時 則設定值 A*B A 參數 2024 , B 參數 2185
2.4 有關增益參數設定
伺服增先設定為 100 參數 2021=0 位置增益設定為 3000 參數1825=3000 等其他參數設定完成后 再適當增加速度增益的設定
注意
2.4.1 全閉環控制時 不要使用[SERVO GUIDE]中的導航器進行調整 最好也不要進行頻率響應測量 以免由于振動太大而損壞機床
2.4.2 不要設定增益快速/切削切換功能 即參數 2202#1 和 2107不要設定
2.4.3 不要設定停止時增益可變功能 即參數 2016#3 和 2119 不要設定
2.4.4 可以使用 HRV2 功能
總結
對于高速高精度控制 為了達到更高的精度和速度 伺服增益和位置增益都調整的比較高 對機械也提出更高的要求 以上的調整 很多方面其實就是克服由于機械剛性以及較大的靜態摩擦而產生的振動 除了對參數進行調整外 還需要對機械進行調整 這樣才能達到高速高精度的要求
本文由 伯特利數控文章 整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。
http://www.bethel-cnc.com/
|
