1、銑床加工中心高速高精加工的參數(shù)調(diào)整 使用銑床或加工中心機(jī)床加工高精度零件(如模具)時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際機(jī)床的機(jī)械性能對(duì)CNC系統(tǒng)(包括伺服)進(jìn)行調(diào)整在FANUC的AC 電機(jī)的參數(shù)說(shuō)明書(shū)中敘述了一般調(diào)整方法本文是參數(shù)說(shuō)明書(shū)中相關(guān)部分的翻譯稿,最后的“補(bǔ)充說(shuō)明”敘述了一些實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng),僅供大家參考 對(duì)于數(shù)控車(chē)床,可以參考此調(diào)整方法但是車(chē)床CNC系統(tǒng)無(wú)G08和G05功能,故車(chē)床加工精度(如車(chē)螺紋等)不佳時(shí),只能調(diào)整HRV參數(shù)和伺服參數(shù)Cs控制時(shí)還可調(diào)整主軸的控制參數(shù)目錄使用i電機(jī)P 2使用電機(jī)P22補(bǔ)充說(shuō)明P241使用i電機(jī)3.4.1伺服HRV控制的調(diào)整步驟 概述 i系列CNC(15i

2、/16i/18i)的伺服因?yàn)槭褂昧薍RV2和HRV3控制(21i為選擇功能),改善了電流回路的響應(yīng),因此可使速度回路和位置回路設(shè)定較高而穩(wěn)定的增益值 圖 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,可以改善伺服系統(tǒng)的響應(yīng)和剛性因此可以減小機(jī)床的加工形狀誤差,提高定位速度 由于這一效果,使得伺服調(diào)整簡(jiǎn)化HRV2控制可以改善整個(gè)系統(tǒng)的伺服性能伺服用HRV2調(diào)整后,可以用HRV3改善高速電流控制,因此可進(jìn)行高精度的機(jī)械加工 若伺服HRV控制與CNC的預(yù)讀(Look-ahead)控制,AI輪廓控制,AI納米輪廓控制和高精度輪廓控制相結(jié)合,會(huì)大大改善加工性能關(guān)于這方面的詳細(xì)敘

3、述,請(qǐng)見(jiàn)3.4.3節(jié)“高速高精加工的伺服參數(shù)調(diào)整” 2圖 3.4.1(b) 伺服HRV控制的效果實(shí)例適用的伺服軟件系列號(hào)及版本號(hào) 90B0/A(01)及其以后的版本(用于15i,16i,18i和21i,但必須使用320C5410伺服卡) 調(diào)整步驟概況 HRV2和HRV3控制的調(diào)整與設(shè)定大致用以下步驟: 設(shè)定電流回路的周期和電流回路的增益(圖3.4.3(c)中的*1 ) 電流回路的周期從以前的250s降為125s電流響應(yīng)的改善是伺服性能改善的基礎(chǔ) 速度回路增益的設(shè)定(圖3.4.3(c)中的*2 ) 進(jìn)行速度回路增益的調(diào)整時(shí),對(duì)于速度回路的高速部分,應(yīng)該使用速度環(huán)比例項(xiàng)的高速處理功能 電流環(huán)控制周

4、期時(shí)間的降低使電流響應(yīng)得以改善,使用振蕩抑制濾波器使可消除機(jī)械的諧振,這樣可提高速度回路的振蕩極限 消振濾波器的調(diào)整(圖3.4.3(c)中的*3) 機(jī)床可在某個(gè)頻率下產(chǎn)生諧振此時(shí),用消振濾波器消除某一頻率下的振蕩是非常有效的 精細(xì)加/減速的設(shè)定(圖3.4.3(c)中的*4) 當(dāng)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)較高時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)加工的形狀誤差取決于CNC指令的擾動(dòng)周期的現(xiàn)象這種現(xiàn)象可用精細(xì)加/減速功能消除 速度環(huán)使用盡可能高的回路增益可以改善整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能 前饋系數(shù)的調(diào)整(圖3.4.3(c)中的*5) 使用預(yù)讀功能的前饋,可以消除伺服的時(shí)滯,從而可減小加工的形狀誤差一般,前饋系數(shù)為97%99% 位置增益的調(diào)整

5、(圖3.4.3(c)中的*6) 當(dāng)提高了速度回路的響應(yīng)時(shí),可以設(shè)定較高的位置增益較高的位置增益可減小加工誤差 3設(shè)定和調(diào)整HRV3控制(圖3.4.3(c)中的*7) 若要求進(jìn)一步改善伺服性能,可使用HRV3,以此設(shè)定更高的速度回路增益 圖 3.4.1(c) 伺服HRV控制的調(diào)整 表3.4.1 使用HRV2,3時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)伺服參數(shù)(剛性高的加工中心機(jī)床) 功能標(biāo) 準(zhǔn) 參 數(shù) 16i15i設(shè)定值切削/快移可切換 伺服HRV2控制(*1)No 2020No 1874設(shè)定電流周期為125s的電機(jī)型號(hào) 速度環(huán)比例項(xiàng)高速處理功能No 2017 No 2021No 1959,#7No 18751(使該功能生效)

6、近似1500-2000(伺服調(diào)整畫(huà)面速度增益:700%-900%) 消振濾波器No 2113 No 2177 No 1706 No 2620振蕩的中心頻率30(用于祛除200Hz或更高頻率的諧振,設(shè)定較高的速度環(huán)增益) 精細(xì)加/減速增益功能No 2007#6 No 2209#2 No 2109No 1951#6No 1749#2No 17021(使精細(xì)加/減速生效)1(線性精細(xì)加/減速)16(精細(xì)加/減速時(shí)間常數(shù))  預(yù)讀前饋No 2005#1 No 2092 No 2069 No 1883#1No 1985No 19621(使前饋功能生效)9700-9900(前饋系數(shù))近似100(

7、速度環(huán)前饋系數(shù)) 位置增益No 1825No 18258000-10000(初始設(shè)定約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電流控制方式的切削進(jìn)給時(shí)有效) 表3.4.1中最后一攔中有標(biāo)記的設(shè)定項(xiàng),其值在切削進(jìn)給和快速移動(dòng)時(shí)可設(shè)定不同值(見(jiàn)3.4.2節(jié)“切削進(jìn)給/快速移動(dòng)的切換功能”) 4 (*1)當(dāng)只使用電流周期250s的電機(jī)時(shí),設(shè)定應(yīng)按以下修改: No 2004(16i),No 1809(15i)設(shè) 00000011(250s

8、電流周期) No 2040(16i),No 1852(15i)設(shè)(標(biāo)準(zhǔn)值)×0.8 No 2041(16i),No 1853(15i)設(shè)(標(biāo)準(zhǔn)值)×1.6 詳細(xì)調(diào)整電流環(huán)周期和電流環(huán)增益的設(shè)定 根據(jù)上述表3.4.1中“伺服HRV2控制”的設(shè)定內(nèi)容,設(shè)定電流控制環(huán)的的參數(shù)對(duì)于使用同一個(gè)DSP的兩個(gè)軸要設(shè)相同的周期時(shí)間 該設(shè)定使得電流回路的處理周期為125s,位置回路的周期為1ms其結(jié)果使電流回路的響應(yīng)性能提高了1.6倍 注 1 用一個(gè)DSP控制的兩個(gè)軸設(shè)定相同的周期時(shí)間 2 若電機(jī)停止時(shí)的聲響比比工作時(shí)的大,按下述方法修改電流環(huán)的增益: - 將No 2040(16i)或No

9、1852(15i)修改后的值乘以0.6 - 將No 2041(16i)或No 1853(15i)修改后的值乘以0.6 - No 2041(16i)或No 1853(15i)= 0 速度回路增益的設(shè)定 根據(jù)3.3.1節(jié)“增益調(diào)整步驟”的敘述調(diào)整速度環(huán)的增益 速度環(huán)的增益調(diào)整參數(shù) No 2017(16i)的第7位或No 1959(15i)的第7位: 設(shè)1(使速度環(huán)的比例項(xiàng)高速處理功能生效) 速度增益值(在伺服調(diào)整畫(huà)面上的增益)調(diào)整: 以初始值150%逐漸增加增益值,目標(biāo)值約為1000% 消振濾波器的調(diào)整 如圖3.4.1(d)所示,消振濾波器是消除轉(zhuǎn)矩指令中的特定頻率分量的衰減濾波器如果機(jī)械系統(tǒng)中有

10、超過(guò)200Hz的強(qiáng)烈諧振,為了消除諧振,使用高的速度增益,消振濾波器是非常有用的因此,使用伺服HRV2控制時(shí),要在“速度回路增益的設(shè)定”前調(diào)整消振濾波器若諧振頻率為200Hz或低于200Hz,不要使用消振濾波器 5 諧振頻率的測(cè)量使用伺服調(diào)整軟件,具體請(qǐng)見(jiàn)“用伺服調(diào)整軟件測(cè)量諧振頻率的方法” 圖 3.4.1(d) 消振濾波器(調(diào)整步驟) 以低速(F1000F10000)開(kāi)動(dòng)機(jī)床 逐漸增加速度環(huán)的增益,直至進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)輕微振蕩此時(shí)若設(shè)定大的速度環(huán)增益,機(jī)床有頻率為200Hz以下的低頻振蕩,消除了先前出現(xiàn)的高頻振蕩如果高頻振蕩不出現(xiàn),則不要使用消振濾波器 設(shè)定了產(chǎn)生輕微振蕩的速度環(huán)增益后,觀察TCM

11、D,測(cè)量頻率 在下述的參數(shù)中設(shè)定測(cè)量頻率: 設(shè)定消振濾波器的參數(shù) No 2113(16i),No 1706(15i) 衰減中心頻率Hz:設(shè)為機(jī)床的諧振頻率 No 2117(16i),No 2620(15i) 衰減頻帶:30(當(dāng)中心頻率為600Hz或以上時(shí)設(shè)40) 圖 3.4.1(e) 消振濾波器的效果(轉(zhuǎn)矩指令波形)精細(xì)加/減速功能的設(shè)定 使用伺服HRV2控制時(shí),可以設(shè)定高的位置環(huán)增益和高的速度環(huán)增益因此,當(dāng)指定較大的加/減速度時(shí),會(huì)產(chǎn)生與擾動(dòng)周期相關(guān)的振蕩為了避免這種振蕩,可以使用精細(xì)加/減速功能但要確保精細(xì)加/減速的時(shí)間常數(shù)為8的倍數(shù) 精細(xì)加/減速的參數(shù)設(shè)定 No 2007#6(16i),

12、No 1951#6(15i): 1(使精細(xì)加/減速功能生效) 6 No 2209#2(16i),No 1749#2(15i): 1(線性精細(xì)加/減速) No 2109(16i),No 1702(15i): 16(精細(xì)加/減速的時(shí)間常數(shù)) (*1)對(duì)于切削進(jìn)給和快速移動(dòng)的精細(xì)加/減速可切換的參數(shù),請(qǐng)見(jiàn)3.4.2節(jié)“切削進(jìn)給/快速移動(dòng)的切換功能” 前饋系數(shù)調(diào)整 前饋用于補(bǔ)償伺服位置回路的時(shí)滯,而速度前饋用于補(bǔ)償速度回路的時(shí)滯當(dāng)用加工R10/F4000或R100/F10000的圓弧檢查加工半徑誤差時(shí),在加工中調(diào)整前饋系數(shù)使實(shí)際加工軌跡與指令的軌跡盡量一致調(diào)整時(shí),設(shè)定速度前饋系數(shù)為100詳細(xì)調(diào)整請(qǐng)見(jiàn)3

13、.4.3節(jié)“高速/高精加工的伺服參數(shù)調(diào)整步驟” 前饋參數(shù)的設(shè)定 No 2005#1(16i),No 1883#1(15i): 1(使前饋功能生效) No 2092(16i),No 1985(15i): 97009900(預(yù)讀前饋系數(shù)) No 2069(16i),No 1962(15i): 近似100(速度前饋系數(shù)) 位置增益調(diào)整 指令的進(jìn)給速度按下式計(jì)算: 指令速度 = (位置增益)×(位置偏差)+(前饋量) 因此,若指令值和實(shí)際移動(dòng)位置有偏差,增益大時(shí)會(huì)使誤差的修正作用大,從而使得加工的形狀誤差小當(dāng)使用伺服HRV2時(shí),由于速度環(huán)的響應(yīng)得到改善,可以設(shè)定比以前高的位置增益對(duì)于中型加工

14、中心機(jī)床,增益值可設(shè)80100 1/s(大型機(jī)床或閉環(huán)控制的機(jī)床,如果反向間隙較大時(shí),其增益值應(yīng)該設(shè)得小一些) 快速移動(dòng)機(jī)床,以最大切削速度進(jìn)行加工,在加/減速時(shí)觀察TCMD波形,以確定位置增益的極限當(dāng)TCMD的波形上在1030Hz期間出現(xiàn)急劇上升時(shí),即為位置增益極限然后,在極限值參數(shù)中設(shè)為其值的80% 位置增益確定后,應(yīng)重新調(diào)整上面 中設(shè)定的位置前饋系數(shù) 7 位置增益參數(shù)的設(shè)定 No 1825(16i,15i):5000-10000 伺服HRV3的調(diào)整 需要設(shè)定以下參數(shù): HRV3參數(shù)的設(shè)定 No 2013#0(16i),No 1707#0(15i): 1(使HRV3功能生效) No 220

15、2#1(16i),No 1742#1(15i): 1(使速度環(huán)增益的切削進(jìn)給/快速移動(dòng)切換功能生效) No 2334(16i),No 2747(15i): 150(高速HRV電流控制的電流環(huán)增益倍率) 下列參數(shù)用于調(diào)整使用高速HRV電流控制,在切削進(jìn)給時(shí)的速度環(huán)增益其值設(shè)定為出現(xiàn)振蕩時(shí)的0.7 伺服HRV3控制參數(shù)的設(shè)定 No 2335(16i),No 2748(15i): 100400(高速HRV電流控制的速度環(huán)增益比率) 使用伺服調(diào)整軟件測(cè)量機(jī)床諧振頻率的方法使用下述方法測(cè)量機(jī)床的諧振伺服軟件應(yīng)該用1998年8月的或其后的版本 使用伺服調(diào)整軟件(SD)的準(zhǔn)備 在調(diào)整2中設(shè)定測(cè)量數(shù)據(jù)的型式(

16、用模擬/數(shù)字一體的伺服檢查板時(shí)設(shè)6作為數(shù)據(jù)位數(shù)用數(shù)字檢查板時(shí),將DIP開(kāi)關(guān)設(shè)到12(奇數(shù)軸)或13(偶數(shù)軸) 設(shè)定No 2206#7(16i),No 1746#7(15i)為1兩個(gè)伺服軸用同一個(gè)DSP控制時(shí)設(shè)定這一位 在這種狀態(tài),在每一電流環(huán)控制周期輸出TCMD波形 在SD的F9畫(huà)面上各通道的設(shè)定,選擇TCMD測(cè)量對(duì)于電流的設(shè)定,設(shè)為放大器的最大電流值 8在這一狀態(tài)下,使電機(jī)加/減速,在伺服的波形圖上檢查加/減速的正確輸出 用SD,設(shè)定數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù),實(shí)現(xiàn)0.1秒的數(shù)據(jù)采集. 對(duì)于HRV1: 400個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng) 對(duì)于HRV2: 800個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng) 對(duì)于HRV3: 1600個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng) 轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī),記下產(chǎn)生異常聲響

17、時(shí)的數(shù)據(jù) 調(diào)整SD的畫(huà)面,使每次只顯示第一軸或第二軸,(第一軸和第二軸的波形顯示或隱藏可用鍵SHIFT+1和SHIFT+2控制) 此外,在F3菜單上的放大項(xiàng)上設(shè)定適當(dāng)值,以便清楚地觀察TCMD波形上的振蕩 此時(shí),按CTRL+F鍵,置于頻率分析方式在尖波下的刻度值乘以10即為諧振頻率 完成調(diào)整后,將No 2206#7(16i),No 1746#7(15i)復(fù)位為0 圖3.4.1(f) 諧振頻率例93.4.3實(shí)現(xiàn)高速高精度加工的伺服參數(shù)的調(diào)整 (1)概述 本節(jié)敘述預(yù)讀控制,高精度輪廓控制和AI納米輪廓控制及按進(jìn)給速度差值CNC進(jìn)行加/減速時(shí)確定伺服參數(shù)的步驟 (2)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定 開(kāi)始實(shí)際調(diào)整之前,先設(shè)

18、定表3.4.3(a)的默認(rèn)參數(shù)不用插補(bǔ)后的直線加/減速,而使用精細(xì)加/減速但是,在高精度輪廓控制,AI輪廓控制和AI納米輪廓控制中不使用精細(xì)加/減速在批量傳送程序數(shù)據(jù)(如使用RISC)時(shí),要設(shè)定插補(bǔ)后的加/減速參數(shù) 表3.4.3(a) 高速/高精度加工的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) *1 使用該功能時(shí),可能出現(xiàn)高頻振蕩,取決于機(jī)械的諧振點(diǎn)在這種情況下,不要使用這一功能若高頻振蕩出現(xiàn)在高增益下,可使用轉(zhuǎn)矩指令濾波器 *2 不使用精細(xì)加/減速,而使用CNC的插補(bǔ)后直線加/減速在批量傳送程序數(shù)據(jù)時(shí),不要使用精細(xì)加/減速,而使用CNC軟件的插補(bǔ)后直線加/減速 *3 對(duì)于快速移動(dòng),用帶前饋的精細(xì)加/減速實(shí)現(xiàn)高速定位,需要的

19、時(shí)間常數(shù)約為4064ms此時(shí),可使用精細(xì)加/減速的切削進(jìn)給/快速移動(dòng)切換功能 10(3)速度增益的調(diào)整 按3.3.1節(jié)“增益調(diào)整步驟”調(diào)整速度環(huán)的增益在可能的條件下使用伺服HRV2控制 調(diào)整目的 使用盡可能高的速度環(huán)增益,可以獲得以下效果: 改善伺服的剛性 改善伺服的響應(yīng) 在正常進(jìn)給加工時(shí),只要不出現(xiàn)振蕩,高的速度環(huán)增益會(huì)改善表面精度和加工形狀精度 高的速度環(huán)增益可改善高速高精度加工以及高速定位的性能 為了設(shè)定穩(wěn)定的速度環(huán)高增益,使用速度環(huán)的比例項(xiàng)高速處理功能是非常有用的正如下面例中所述,高速高精度加工的效果取決于允許的速度環(huán)最大增益值 (4)前饋系數(shù)的調(diào)整(加工圓弧R10/進(jìn)給F4000)

20、調(diào)整目的 在通常無(wú)前饋控制的位置控制回路中,按下式輸出速度指令: (位置偏差)×(位置環(huán)增益) 這就是說(shuō),只有在機(jī)床的指令位置和實(shí)際位置有誤差時(shí)機(jī)床才能移動(dòng)例如,當(dāng)位置增益為301/s, 進(jìn)給速度為10 m/min時(shí),其位置偏差為5.56 mm對(duì)于直線插補(bǔ),位置偏差不會(huì)造成零件的形狀誤差但在加工圓弧或拐角時(shí),就會(huì)造成大的形狀誤差 消除位置偏差的有用功能是位置前饋前饋功能是將CNC的位置指令變?yōu)橛醒a(bǔ)償功能的速度指令前饋可減小位置偏差(理論上為0),因此,可使圓弧或拐角的形狀誤差大大減小但是,伺服響應(yīng)性能的改善,有可能使機(jī)床出現(xiàn)沖擊 為避免這一情況,必須同時(shí)使用插補(bǔ)前的加/減速功能 11

21、 值的調(diào)整方法 理論上,前饋系數(shù)100%時(shí)的位置偏差為0,消除了形狀誤差但是,實(shí)際上,有速度環(huán)的響應(yīng)時(shí)滯所以,稍小于100%的值可加工出指令的形狀通常,最佳值為95%-99%(設(shè)9500-9900)默認(rèn)值為9800 首先在加工圓弧時(shí)進(jìn)行觀察調(diào)整前饋系數(shù)(開(kāi)始調(diào)整前先設(shè)定速度環(huán)的前饋系數(shù)為50%) 實(shí)際調(diào)整 編制加工圓(R10/F4000)的下列程序,用調(diào)試軟件RD測(cè)量加工時(shí)的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡程序中的G08P1和P08P0是16系統(tǒng)的起動(dòng)和結(jié)束預(yù)讀控制的G代碼 實(shí)際加工使用的方式,可在表3.4.3(b)中選擇 表3.4.3(b) 預(yù)讀控制方式的起動(dòng)與結(jié)束代碼12在圖3.4.3(a)中,前饋系數(shù)不足,

22、造成了徑向誤差約5m(減小)而且速度增益低,造成形狀變形且有過(guò)象限突起調(diào)整前饋系數(shù)后,如圖3.4.3(b)所示,徑向誤差可減小接近于0 圖3.4.3(a) 前饋調(diào)整 圖3.4.3(b) 前饋調(diào)整 速度增益:100% 速度增益:100% 預(yù)讀前饋系數(shù):95% 預(yù)讀前饋系數(shù):98% FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線性) FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線性) 上圖中,使用的速度環(huán)增益低若使用高增益,如圖3.4.3(c),變形和過(guò)象限的突起將減小將速度增益增加到極限值的 70%-80%,微調(diào)前饋系數(shù),且使用過(guò)象限突起補(bǔ)償功能(反向間隙的加速功能),以減小過(guò)象限的突起,從而改善正圓度(圖3.4.3(d) 圖3.

23、4.3(c) 速度環(huán)增益的效果 圖3.4.3(d) 速度環(huán)增益的效果 速度環(huán)增益: 200% 速度環(huán)增益: 300% 預(yù)讀前饋系數(shù):98% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% FAD時(shí)間常數(shù):24ms FAD時(shí)間常數(shù):24ms (5)速度環(huán)前饋系數(shù)的調(diào)整(用4角有1/4圓弧的方形工件) 調(diào)整步驟 前饋可減小位置偏差和加工形狀誤差若速度環(huán)對(duì)速度指令的響應(yīng)低,速度控制就不能按指令速度所要求的大的加速度運(yùn)行,因此造成了加工形狀誤差速度環(huán)的響應(yīng)可用增加速度環(huán)增益和調(diào)整速度環(huán)前饋系數(shù)來(lái)改善 13速度前饋是將速度指令的一部分(速度指令乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù))送給電流環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)矩指令進(jìn)行補(bǔ)償在速度環(huán)(PI控制),只是在指令速度與實(shí)際

24、速度不同時(shí)(有速度偏差)才有補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩另外,速度前饋是根據(jù)以前指定的加速度值進(jìn)行轉(zhuǎn)矩指令的補(bǔ)償 用速度前饋可以減小由于速度環(huán)的時(shí)滯造成的形狀誤差 前饋系數(shù)值的調(diào)整方法 可用下列公式但在實(shí)際調(diào)整中,開(kāi)始時(shí)的速度前饋系數(shù)用100 (速度環(huán)的前饋系數(shù))= 100×(電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量+負(fù)載慣量)/ 電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 實(shí)際調(diào)整 用4角有圓弧(半徑5mm)的方形工件進(jìn)行速度前饋系數(shù)的調(diào)整調(diào)整時(shí),應(yīng)使按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度的功能無(wú)效(該功能無(wú)效后,或如下例,要保證進(jìn)給速度等于或高于可以指定的F4000) 圖3.4.3(e) 程編形狀按大寫(xiě)字符P鍵,以顯示基準(zhǔn)形狀執(zhí)行程序并測(cè)量實(shí)際運(yùn)行軌跡于是,在同一圖上

25、畫(huà)出下面所示的實(shí)際軌跡和基準(zhǔn)軌跡 14圖3.4.3(f) 指令軌跡和實(shí)際軌跡 當(dāng)預(yù)讀前饋無(wú)效時(shí),在圖3.4.3(f)上有幾百m的形狀誤差,即使在XY方式也可以看到但是,如果預(yù)讀前饋生效,形狀誤差即減小,除非將誤差放大很難在圖形上看到 此時(shí),使用形狀補(bǔ)償方式(輪廓方式),只是為了顯示而將誤差放大(ctrl O) 用F3(比例變化)設(shè)定誤差的放大倍數(shù)在圖3.4.3(g)中顯示的放大倍數(shù)設(shè)為100 圖3.4.3(g) 速度前饋系數(shù) 圖3.4.3(h) 速度前饋系數(shù) 速度環(huán)增益: 200% 速度環(huán)增益: 100% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線形) FAD時(shí)間

26、常數(shù):24ms(線形) 速度前饋系數(shù):0% 速度前饋系數(shù):X100% 在圖3.4.3(g)中未指令速度前饋系數(shù),所以,在加速度大的地方軸的運(yùn)動(dòng)就有時(shí)滯其結(jié)果,在直線與圓弧的相交處有過(guò)象限突起;在圓弧與直線的相交處有缺口在圖3.4.3(h)上,只在X軸設(shè)定了速度前饋系數(shù),X軸的響應(yīng)得到了改善可以看到,沿X軸加速度變化大的地方加工形狀得到了改善 15 圖3.4.3(i)中指定了過(guò)大的速度前饋系數(shù),因此,圖3.4.3(g)中的突起變?yōu)槿笨?缺口變?yōu)橥黄疬@就是說(shuō),的確存在最佳的速度前饋系數(shù),其值小于圖3.4.3(i)的設(shè)定值圖3.4.3(j)表示了設(shè)定最佳值的實(shí)際結(jié)果圖3.4.3(k)是為了顯示目的而

27、將誤差放大后的圖形 圖3.4.3(i) 前饋調(diào)整 圖3.4.3(j) 前饋調(diào)整 速度增益:100% 速度增益:100% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線性) FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線性) 速度增益系數(shù):X200%,Y200% 速度增益系數(shù):X120%,Y180% 在放大后的圖形上可以看到,機(jī)床在圓弧部分有振蕩為了減小這種振蕩,可以使用兩種方法一種是增加速度環(huán)的增益(此方法不能用在速度增益已加大到振蕩極限的增益);另一方法是減小按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能的圓弧部分的進(jìn)給速度,如3.4.3(6)節(jié)中所述 圖3.4.3(k) 速度前饋的調(diào)整圓弧區(qū)域的變形可

28、以用增加速度增益值使其變小(圖3.4.3(l) 但是,在直線與圓弧相交處的形狀誤差不能完全消除變形還可以用細(xì)調(diào)速度的前饋系數(shù)或使用按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能(3.4.3(6)節(jié)中敘述)進(jìn)一步減小 16圖3.4.3(l) 速度前饋的調(diào)整 速度增益: 300% 預(yù)讀前饋系數(shù):99% FAD時(shí)間常數(shù):24ms(線性) 速度增益系數(shù):X120%,Y180% (6)按圓弧半徑的進(jìn)給速度箝制參數(shù)的調(diào)整 調(diào)整目的 如前所述,速度環(huán)前饋系數(shù)的調(diào)整可以改善速度環(huán)的響應(yīng)延時(shí),從而減小了加速度變化大的區(qū)域的形狀誤差但是,只靠速度前饋不能完全消除加工的形狀誤差而且,如果機(jī)床的剛性低,機(jī)床可能由于加速度的變化而振動(dòng) 為

29、了減小加速度大的區(qū)域的加速度的變化,應(yīng)減小目標(biāo)方向的指令進(jìn)給速度加工時(shí)(預(yù)讀控制),按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度的功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)給速度的控制(減小)對(duì)該功能的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,可以找到機(jī)床允許的垂直方向的加速度值如下所述,該值可用于設(shè)定高精度輪廓控制(連續(xù)小程序段)中“根據(jù)加速度降低進(jìn)給速度”的參數(shù)的基準(zhǔn) 17上圖中,R是圓弧半徑,F是進(jìn)給速度則垂直方向(徑向)的加速度為F2/R按半徑箝制進(jìn)給速度功能指定R和F做為確保徑向方向的加速度不超過(guò)指令值的參數(shù) 例如,指令R=5mm,F=4000 mm/min作為按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能的參數(shù),則圓弧的徑向加速度為: F2/R = (4000/60)2 / 5

30、 = 889mm/sec2 當(dāng)用高精度輪廓控制時(shí),要設(shè)定同樣的加速度值作為小程序段按加速度限制進(jìn)給速度功能的參數(shù)上例中,若切削的進(jìn)給速度為F4000(mm/min),則要求達(dá)到這一速度的時(shí)間計(jì)算如下: 4000/60/889*1000 = 75 msec 當(dāng)用圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能減小了沿圓弧的進(jìn)給速度時(shí),加工的形狀精度就可以得到改善但是此時(shí)的負(fù)面效果是:要求的加工時(shí)間較長(zhǎng)圖3.4.3(l) 表示了不用圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能,經(jīng)(5)的調(diào)整后的切線進(jìn)給速度及處理時(shí)間圖3.4.3(m)中的切線速度為F4000圖3.4.3(n)表示了在拐角R5mm處用圓弧半徑箝制進(jìn)給速度功能將進(jìn)給速度降到了F

31、3000,從該圖中可以看到,加工時(shí)間增加了200ms 圖3.4.3(m) 不用圓弧半徑箝制進(jìn)給 圖3.4.3(n) 用圓弧半徑箝制進(jìn)給 速度功能時(shí) 速度功能時(shí)18 調(diào)整值的設(shè)定建議 經(jīng)驗(yàn)上,設(shè)定下列值是適當(dāng)?shù)膮?shù)號(hào)請(qǐng)見(jiàn)響應(yīng)CNC的參數(shù)說(shuō)明書(shū) 高剛性小型機(jī)床: 拐角圓弧R5時(shí),設(shè) F4000(889mm/sec2) 剛性相對(duì)高的中型和小型加工中心機(jī)床: 拐角圓弧R5時(shí),設(shè) F3000(500mm/sec2) 大型機(jī)床: 拐角圓弧R5時(shí),設(shè) F2500(347mm/sec2) 高剛性的大型機(jī)床: 拐角圓弧R5時(shí),設(shè) F2000(222mm/sec2) 實(shí)際調(diào)整 圖3.4.3(k)使用了按圓弧半徑箝

32、制進(jìn)給速度功能后,R5和F3000時(shí),實(shí)際調(diào)整結(jié)果示于圖3.4.3(o)由圖看出,加工的形狀誤差,特別是在拐角處大大降低 圖3.4.3(o) 用圓弧半徑速度箝制功能(7)用進(jìn)給速度差限制拐角加速度功能的允許速度差的調(diào)整 調(diào)整目的 圖3.4.3(p)的程序中,在各程序段的交接處各軸的進(jìn)給速度變化非常大高速高精度的CNC系統(tǒng),加工時(shí)CNC對(duì)編程形狀進(jìn)行預(yù)讀若在程序段的交接處進(jìn)給速度變化,為了減小機(jī)械沖擊和加工的形狀誤差,CNC可以降低進(jìn)給速度使其不超過(guò)用參數(shù)設(shè)定的允許值加/減速根據(jù)插補(bǔ)前的加/減速時(shí)間常數(shù)進(jìn)行拐角時(shí)進(jìn)給速度減小的越多,所需的加工時(shí)間就越長(zhǎng)根據(jù)要求的形狀誤差,設(shè)定盡可能高的進(jìn)給速度允

33、許值 19 設(shè)定建議 具體的參數(shù)號(hào),請(qǐng)見(jiàn)相應(yīng)的CNC說(shuō)明書(shū) 高剛性的小型機(jī)床:F400 相對(duì)高剛性的中型和小型加工中心:F300 大型機(jī)床:F200 實(shí)際調(diào)整 執(zhí)行下列程序,測(cè)量刀具的實(shí)際軌跡 計(jì)算機(jī)用XY方式(ctrl-X)繪圖為了在圖上觀察一個(gè)軸停止時(shí)的過(guò)沖,須將該軸向放大圖3.4.3(p)中的拐角1和拐角3在X軸向被放大;拐角2和拐角4在Y軸向被放大下例中的拐角1,X向用0.01mm/格的分辨率顯示;Y向用0.1mm/格的分辨率顯示圖3.4.3(q)中,拐角處的進(jìn)給速度設(shè)為F1000,可以看到其過(guò)沖量為10m以上而在圖3.4.3(r)中降低為3m(進(jìn)給速度為F300) 若即使拐角處的進(jìn)給

34、速度降到接近于0也不能去掉過(guò)沖,其原因可能是插補(bǔ)前的加/減速度太大此時(shí),須設(shè)定大的插補(bǔ)前加/減速的時(shí)間常數(shù)(此時(shí),加工時(shí)間就相當(dāng)長(zhǎng))圖3.4.3(s)繪出了使用拐角降速功能沿X和Y的(拐角1)進(jìn)給速度 20圖3.4.3(q) 拐角的進(jìn)給速度為F1000 圖3.4.3(q) 拐角的進(jìn)給速度為F300圖3.4.3(s) 拐角的進(jìn)給速度為F1000時(shí),時(shí)間常數(shù)和進(jìn)給速度的關(guān)系21使用電機(jī)上面的敘述是使用i系列電動(dòng)機(jī)(16i-B,18 i-B,15i-B,0i-B等)的情況使用電動(dòng)機(jī)時(shí)(16i-A,18i-A,15i-A,16,18,0i-A等),調(diào)整方法與之基本相同,但參數(shù)號(hào)稍有不同 此時(shí),適用的軟件版本:90A0/E(05)及其以后的版本 使用的伺服卡