使用銑床或加工中心機(jī)床加工高精度零件

1、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)說明書中敘述了一般調(diào)整方法。本文是參數(shù)說明書中相關(guān)部分的翻譯稿，最后的“補(bǔ)充說明”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)控車床，可以參考此調(diào)整方法。但是車床CNC系統(tǒng)無G08和G05功能，故車床加工精度（如車螺紋等）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 使用醝電機(jī)P 2 使用岬緇璓22 補(bǔ)充說明P24 1 使用醝電機(jī)3.4.1伺服HRV控制的調(diào)整步驟 概述 i系列CNC（15i/16i/18i）的伺

2、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)敘述，請(qǐng)見

3、3.4.3節(jié)“高速、高精加工的伺服參數(shù)調(diào)整”。 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250靤降為125靤。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

4、周期時(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%

5、。 位置增益的調(diào)整（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) 16i 15i 設(shè)定值 切削/快移可切換 伺服HRV2控制（*1） No 2020 No 1874 設(shè)定電流周期為125靤的電機(jī)型號(hào) 速度環(huán)比例項(xiàng)高速處理功能 No 2017 No 2021 No 19

6、59,#7No 1875 1(使該功能生效)近似1500-2000(伺服調(diào)整畫面速度增益: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 2109 No 1951#6No 1749#2No 1702 1(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 1962 1(使前饋功能生

7、效)9700-9900(前饋系數(shù))近似100(速度環(huán)前饋系數(shù)) 位置增益 No 1825 No 1825 8000-10000(初始設(shè)定約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250靤的電機(jī)時(shí)，設(shè)定應(yīng)按以下修改： No 2004（16i

8、），No 1809（15i）設(shè) 00000011（250靤電流周期） 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125靤，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)

9、的增益： - 將No 2040（16i）或No 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

10、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)中有超過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“ 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

11、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TCMD，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

12、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），No 1951#6（15i）： 1（使精細(xì)加/減速功能生效） 6No 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

13、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3.4.3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

14、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

15、2013#0（16i），No 1707#0（15i）： 1（使HRV3功能生效） No 2202#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

16、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。（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.

17、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)生異常聲響時(shí)的數(shù)據(jù)。 調(diào)整SD的畫面，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

18、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 開始實(shí)際調(diào)整之前，先設(shè)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

19、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

20、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） 調(diào)整目的 在通常無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，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

21、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G0

22、8P1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，造成了徑向誤差約5靘（減?。?。而且速度增益低，造成形狀變形且有過象限突起。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

23、.4.3(c)，變形和過象限的突起將減小。將速度增益增加到極限值的 70%-80%，微調(diào)前饋系數(shù)，且使用過象限突起補(bǔ)償功能（反向間隙的加速功能），以減小過象限的突起，從而改善正圓度（圖3.4.3(d)）。 圖3.4.3(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)：24msFAD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

24、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?。ò霃?mm）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

25、按圓弧半徑箝制進(jìn)給速度的功能無效（該功能無效后，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，在同一圖上畫出下面所示的實(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)讀前饋無效時(shí),在圖3.4.3(f)上有幾百靘的形狀誤差，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

26、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?？梢钥吹?，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)中指定了過大的

27、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?。這就是說，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

28、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)域的變形可以用增加速度增益值使其變?。▓D3.4.3(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

29、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?。?。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(xiàn)是進(jìn)給速度。則垂直方向（徑向）

30、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指令值的參數(shù)。 例如，指令R=5mm，F(xiàn)=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 = 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)

31、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F3000，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)?。參?shù)號(hào)請(qǐng)見響應(yīng)CNC的參數(shù)說明書。 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

32、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)CN

33、C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)給速度允許值。 19設(shè)定建議 具體的參數(shù)號(hào)，請(qǐng)見相應(yīng)的CNC說明書。 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)的過沖，須將該軸向放大。圖3.4.3(p)中的拐角1和拐角3在X

34、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，可以看到其過沖量為10靘以上。而在圖3.4.3(r)中降低為3靘（進(jìn)給速度為F300）。 若即使拐角處的進(jìn)給速度降到接近于0也不能去掉過沖，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 使用岬緇廈嫻男鶚鍪鞘褂冕i系列電動(dòng)機(jī)（16i-B，18 i-B，15i-B，0i-B等）的情況。使用岬綞保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：320C543 HRV控制的參數(shù) 表3.4.1-2 使用HRV時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)伺服參數(shù)（剛性高的加