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1、铣床、加工中心高速、高精加工的参数调整(北京发那科机电有限公司王玉琪)使用铣床或加工中心机床加工高精度零件（如模具）时，应根据实际机床的机械性能对CNC系统（包括伺服）进行调整。在FANUC的AC 电机的参数说明书中叙述了一般调整方法。本文是参数说明书中相关部分的翻译稿，最后的“补充说明”叙述了一些实际调试经验和注意事项，仅供大家参考。 对于数控车床，可以参考此调整方法。但是车床CNC系统无G08和G05功能，故车床加工精度（如车螺纹等）不佳时，只能调整HRV参数和伺服参数。Cs控制时还可调整主轴的控制参数。 目录 使用i电机P 2 使用电机P22 补充说明P24 1 使用i电机3.4.1伺服
2、HRV控制的调整步骤 概述 i系列CNC（15i/16i/18i）的伺服因为使用了HRV2和HRV3控制（21i为选择功能），改善了电流回路的响应，因此可使速度回路和位置回路设定较高而稳定的增益值。 图 3.4.1(a) 使用伺服HRV控制后的效果速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以减小机床的加工形状误差，提高定位速度。 由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制可以改善整个系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。 若伺服HRV控制与CNC的预读（Look-ahead）控制，AI轮廓控制，AI纳米轮廓控制
3、和高精度轮廓控制相结合，会大大改善加工性能。关于这方面的详细叙述，请见3.4.3节“高速、高精加工的伺服参数调整”。 图 3.4.1(b) 伺服HRV控制的效果实例适用的伺服软件系列号及版本号 90B0/A（01）及其以后的版本（用于15i，16i，18i和21i，但必须使用320C5410伺服卡）。 调整步骤概况 HRV2和HRV3控制的调整与设定大致用以下步骤： 设定电流回路的周期和电流回路的增益（图3.4.3(c)中的*1 ） 电流回路的周期从以前的250s降为125s。电流响应的改善是伺服性能改善的基础。 速度回路增益的设定（图3.4.3(c)中的*2 ） 进行速度回路增益的调整时，对
4、于速度回路的高速部分，应该使用速度环比例项的高速处理功能。 电流环控制周期时间的降低使电流响应得以改善，使用振荡抑制滤波器使可消除机械的谐振，这样可提高速度回路的振荡极限。 消振滤波器的调整（图3.4.3(c)中的*3） 机床可在某个频率下产生谐振。此时，用消振滤波器消除某一频率下的振荡是非常有效的。 精细加/减速的设定（图3.4.3(c)中的*4） 当伺服系统的响应较高时，可能会出现加工的形状误差取决于CNC指令的扰动周期的现象。这种现象可用精细加/减速功能消除。 速度环使用尽可能高的回路增益可以改善整个伺服系统的性能。 前馈系数的调整（图3.4.3(c)中的*5） 使用预读功能的前馈，可以
5、消除伺服的时滞，从而可减小加工的形状误差。一般，前馈系数为97%99%。 位置增益的调整（图3.4.3(c)中的*6） 当提高了速度回路的响应时，可以设定较高的位置增益。较高的位置增益可减小加工误差。 3设定和调整HRV3控制（图3.4.3(c)中的*7） 若要求进一步改善伺服性能，可使用HRV3，以此设定更高的速度回路增益。 图 3.4.1(c) 伺服HRV控制的调整 表3.4.1 使用HRV2，3时的标准伺服参数（刚性高的加工中心机床） 功能标 准 参 数16i15i设定值切削/快移可切换 伺服HRV2控制（*1）No 2020No 1874设定电流周期为125s的电机型号 速度环比例项高
6、速处理功能No 2017 No 2021No 1959,#7No 18751(使该功能生效)近似1500-2000(伺服调整画面速度增益:700%-900%) 消振滤波器No 2113 No 2177 No 1706 No 2620振荡的中心频率30(用于祛除200Hz或更高频率的谐振,设定较高的速度环增益) 精细加/减速增益功能No 2007#6 No 2209#2 No 2109No 1951#6No 1749#2No 17021(使精细加/减速生效)1(线性精细加/减速)16(精细加/减速时间常数) 预读前馈No 2005#1 No 2092 No 2069 No 1883#1No 19
7、85No 19621(使前馈功能生效)9700-9900(前馈系数)近似100(速度环前馈系数) 位置增益No 1825No 18258000-10000(初始设定约5000) 伺服HRV3控制No 2013#0 No 2202#1 No 2334 No 2335No 1707#0No 1742#1No 2747No 274811150100%-400%(只在高速HRV电流控制方式的切削进给时有效)表3.4.1中最后一拦中有标记的设定项，其值在切削进给和快速移动时可设定不同值。（见3.4.2节“切削进给/快速移动的切换功能”） 4（*1）当只使用电流周期250s的电机时，设定应按以下修改： N
8、o 2004（16i），No 1809（15i）设 00000011（250s电流周期） No 2040（16i），No 1852（15i）设（标准值）0.8 No 2041（16i），No 1853（15i）设（标准值）1.6 详细调整 电流环周期和电流环增益的设定 根据上述表3.4.1中“ 伺服HRV2控制”的设定内容，设定电流控制环的的参数。对于使用同一个DSP的两个轴要设相同的周期时间。 该设定使得电流回路的处理周期为125s，位置回路的周期为1ms。其结果使电流回路的响应性能提高了1.6倍。 注 1 用一个DSP控制的两个轴设定相同的周期时间。 2 若电机停止时的声响比比工作时的大，
9、按下述方法修改电流环的增益： - 将No 2040（16i）或No 1852（15i）修改后的值乘以0.6。 - 将No 2041（16i）或No 1853（15i）修改后的值乘以0.6。 - No 2041（16i）或No 1853（15i）= 0。 速度回路增益的设定 根据3.3.1节“增益调整步骤”的叙述调整速度环的增益。 速度环的增益调整参数 No 2017（16i）的第7位或No 1959（15i）的第7位： 设1（使速度环的比例项高速处理功能生效） 速度增益值（在伺服调整画面上的增益）调整： 以初始值150%逐渐增加增益值，目标值约为1000% 消振滤波器的调整 如图3.4.1(d
10、)所示，消振滤波器是消除转矩指令中的特定频率分量的衰减滤波器。如果机械系统中有超过200Hz的强烈谐振，为了消除谐振，使用高的速度增益，消振滤波器是非常有用的。因此，使用伺服HRV2控制时，要在“ 速度回路增益的设定”前调整消振滤波器。若谐振频率为200Hz或低于200Hz，不要使用消振滤波器。 5谐振频率的测量使用伺服调整软件，具体请见“ 用伺服调整软件测量谐振频率的方法”。 图 3.4.1(d) 消振滤波器（调整步骤） 以低速（F1000F10000）开动机床。 逐渐增加速度环的增益，直至进给时出现轻微振荡。此时若设定大的速度环增益，机床有频率为200Hz以下的低频振荡，消除了先前出现的高
11、频振荡。如果高频振荡不出现，则不要使用消振滤波器。 设定了产生轻微振荡的速度环增益后，观察TCMD，测量频率。 在下述的参数中设定测量频率： 设定消振滤波器的参数 No 2113（16i），No 1706（15i） 衰减中心频率Hz：设为机床的谐振频率。 No 2117（16i），No 2620（15i） 衰减频带：30（当中心频率为600Hz或以上时设40）。 图 3.4.1(e) 消振滤波器的效果(转矩指令波形)精细加/减速功能的设定 使用伺服HRV2控制时，可以设定高的位置环增益和高的速度环增益。因此，当指定较大的加/减速度时，会产生与扰动周期相关的振荡。为了避免这种振荡，可以使用精细加
12、/减速功能。但要确保精细加/减速的时间常数为8的倍数。 精细加/减速的参数设定 No 2007#6（16i），No 1951#6（15i）： 1（使精细加/减速功能生效） 6No 2209#2（16i），No 1749#2（15i）： 1（线性精细加/减速） No 2109（16i），No 1702（15i）： 16（精细加/减速的时间常数） （*1）对于切削进给和快速移动的精细加/减速可切换的参数，请见3.4.2节“切削进给/快速移动的切换功能”。 前馈系数调整 前馈用于补偿伺服位置回路的时滞，而速度前馈用于补偿速度回路的时滞。当用加工R10/F4000或R100/F10000的圆弧检查加工
13、半径误差时，在加工中调整前馈系数使实际加工轨迹与指令的轨迹尽量一致。调整时，设定速度前馈系数为100。详细调整请见3.4.3节“高速/高精加工的伺服参数调整步骤”。 前馈参数的设定 No 2005#1（16i），No 1883#1（15i）： 1（使前馈功能生效） No 2092（16i），No 1985（15i）： 97009900（预读前馈系数） No 2069（16i），No 1962（15i）： 近似100（速度前馈系数） 位置增益调整 指令的进给速度按下式计算： 指令速度 （位置增益）（位置偏差）（前馈量） 因此，若指令值和实际移动位置有偏差，增益大时会使误差的修正作用大，从而使得加
14、工的形状误差小。当使用伺服HRV2时，由于速度环的响应得到改善，可以设定比以前高的位置增益。对于中型加工中心机床，增益值可设80100 1/s。（大型机床或闭环控制的机床，如果反向间隙较大时，其增益值应该设得小一些。） 快速移动机床，以最大切削速度进行加工，在加/减速时观察TCMD波形，以确定位置增益的极限。当TCMD的波形上在1030Hz期间出现急剧上升时，即为位置增益极限。然后，在极限值参数中设为其值的80%。 位置增益确定后，应重新调整上面 中设定的位置前馈系数。 7位置增益参数的设定 No 1825（16i，15i）：5000-10000 伺服HRV3的调整 需要设定以下参数： HRV3参
