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1、铣床、加工中心高速、高精加工的参数调整铣床、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P2
2、41 使用i电机 3.4.1伺服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
3、控制，AI纳米轮廓控制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
4、整时，对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，可以消除伺服
5、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 16i 15i 设定值 切削/快移可切换 伺服HRV2控制（*1） No 2020 No 1874 设定电流周期为125s的电机型号 速度环比例项高速处
6、理功能 No 2017 No 2021 No 1959,#7No 1875 1(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 2109 No 1951#6No 1749#2No 1702 1(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
7、#1No 1985No 1962 1(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 1825 No 1825 8000-10000(初始设定约5000) 伺服HRV3控制 No 2013#0 No 2202#1 No 2334 No 2335 No 1707#0No 1742#1No 2747No 2748 11150100%-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
8、电机时，设定应按以下修改：No 2004（16i），No 1809（15i）设 00000011（250s电流周期）No 2040（16i），No 1852（15i）设（标准值）0.8No 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
9、作时的大，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)所示，消振
10、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频振荡。如果高频振
11、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/减速功能。但要确保精细加/减速的时
12、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）6 No 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
