MDS-C1-V2-7070

数控机床伺服驱动参数调整的好坏，直接影响到机床的加工精度和性能。很多数控机床在出厂前，都进行过伺服驱动参数基本设定，能满足一般精度的加工要求。但在动态性能要求高的模具加工中，由于伺服驱动参数没有进行调整，造成电气系统与机械特性匹配不合理，导致加工中出现质量问题。例如，铣球面光洁度差、加工圆弧呈椭圆、加工面在象限切换处出现刀痕等等。根据三菱数控系统的特点，笔者总结了伺服驱动参数调整要领及伺服驱动参数设定与调整方法。 2 伺服驱动参数分析 三菱伺服驱动控制原理如图1所示。 三菱伺服驱动系统采用图1所示的三环控制方式。整个控制流程是通过位置环到速度环，再到电流环，最终到伺服电机。而伺服电机则将电流信号和速度信号分别反馈给电流环和速度环、位置环，从而实现快速、准确的运动控制。 2.1 电流环 电流环的作用是限制电流，使系统有足够大的加速扭矩。电流环控制参数主要包含电流回路q轴进给补偿#2209、电流回路d轴进给补偿#2210、电流回路q 轴增益#2211、电流回路d轴增益#2212，这些参数由伺服电机的电气特性决定的，根据电机型号设定相对应的标准值。 2.2 速度环 速度环的作用是抑制速度波动，增强系统抗负载扰动的能力。速度环控制参数主要有：速度回路增益1(#2205，简称：VGN1)、速度回路增益2(#2206，简称：VGN2)、速度回路延迟补偿(#2207，简称：VIL)、速度回路进给补偿(#2208，简称：VIA)。 速度回路增益1,是决定伺服控制响应性的重要参数，对机床的切削精度和切削循环时间有很大的影响，增大设定值则控制精度相应提高，但机械容易发生振动。使用滤波器参数抑制机械振动，尽可能提高速度环增益1设定值，是伺服调整之关键所在。 速度环超前补偿参数#2208主要决定速度环的低频带特性。标准值为1364，高速高精度控制时的设定为1900。对于惯量较大的负载、有时标准值可能会下降。对于高速轮廓切削(通常F在1000mm/min以上)，为保证精度，VIA必须保持高的设定值(或标准值设定)。对重视切削循环时间的机械而言，提高速度环超前补偿值将改善相对位置指令的跟随性，缩短位置滞后收缩至定位宽度的时间。在改善精度和循环时间方面，如果VGN1的设定值较大(接近标准值)，或使用与增加VGN1等效的干扰观测器的功能，VIA的调整将会更加容易。 2.3 位置环 位置环的作用是保证系统的动态跟踪性能，使系统稳定运行。位置环的控制参数主要有：位置回路增1(#2203，简称：PGN1)、位置回路增2(#2204，简称：PGN2)、SHG控制增益(#2257，简称：SHGC)。PGN1是决定对指令位置跟随性的参数，插补轴之间位置环增益应设定为相同值。增加PGN1设定值，可提高对指令位置的跟随性，缩短定位时间。 3 伺服参数调整要领 虽然三菱M700/M70数控系统推出了MS CONFIGURATOR伺服驱动参数自动调整软件，但自动计算的数据适用于通用场合，对于一些要求较高的情况，部分参数还需要根据实际测量结果进行手动调整。伺服驱动参数调整主要从两个方面入手:一是抑制机械振动;二是调整加工精度。 3.1 抑制振动的调整 提高速度环增益1设定值，机床控制精度相应地提高，但机械容易诱发振动。所以抑制振动的调整原则是使用滤波器抑制振动的同时尽量提高速度环增益1设定值。相关参数说明如表1所示。 (1) 滤波器设定方法 1) 设定参数#2233、#2283选择滤波器1、2、4、5，设定为振动频率; 2) 逐步提高滤波器深度补偿值，调整为能够消除共振的值; 3) 不能消除振动时，使用于其频率相同的其它滤波器。 (2) 电机因快速进给发生振动或发出噪音的情况下，可以通过减小电机高速运转时的速度环增益使其改善。因为切削进给等使用的低速区域速度环增益仍可保持很高，所以可以在不降低加工精度情况下便可改善振动，#2206与#2229配合使用。 (3) 电机停止时的振动抑制 如果电机停止时电机位置进入机械的反向间隙中、负载惯量将变得非常小。由于其对负载惯量设定了非常大的VGN1，有时会发生振动。抖动补偿通过忽略速度反馈的反向间隙部分的反馈脉冲，可抑制电机停止时发生的抖动。针对忽略脉冲数，可逐个增加，以设定能够抑制振动的值。通过#2227的bit4、bit5设定忽略脉冲数。