數(shù)控原理與系統(tǒng)-進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理

數(shù)控原理與系統(tǒng)四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理了解開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)影響因素。了解閉環(huán)伺服系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能分析理解伺服系統(tǒng)特性對(duì)加工精度的影響。理解提高精度的主要措施。掌握進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)包含內(nèi)容和設(shè)置方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】【1.引言】

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型及其性能與機(jī)床加工精度有著重要的聯(lián)系。

主軸運(yùn)動(dòng)提供金屬切削所需的能量，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)保證零件加工精度和效率。四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理【2.開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，沒(méi)有位置反饋檢測(cè)裝置，影響其進(jìn)給精度的主要因素為：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距誤差，數(shù)控機(jī)床用的步進(jìn)電機(jī)步距誤差一般為±10"～±25"。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)誤差，運(yùn)行過(guò)程中的震蕩超調(diào)，其超調(diào)量為步距角的20%～30%。齒隙誤差，包括減速齒輪的傳動(dòng)間隙，滾珠絲杠和螺母之間的傳動(dòng)間隙等。滾珠絲杠的螺距誤差。滾珠絲杠、螺母支架、軸承等機(jī)械部件的受力變形的熱變形引起的誤差。工作臺(tái)導(dǎo)軌誤差。四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理步進(jìn)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)提高進(jìn)給精度的主要措施:

改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能，減小步距角。

驅(qū)動(dòng)器采用細(xì)分電路，減小步距角。反向間隙補(bǔ)償，每當(dāng)出現(xiàn)反向時(shí)，用補(bǔ)充固定的脈沖來(lái)克服?！?.開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理【2.閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理伺服系統(tǒng)的模型框圖在分析時(shí)，主要針對(duì)斜坡型輸入信號(hào)。調(diào)速單元進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖【2.閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理伺服系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能分析動(dòng)態(tài)性能

<1時(shí)的斜坡響應(yīng)

>1的斜坡響應(yīng)【2.閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理伺服系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能分析靜態(tài)性能主要體現(xiàn)為跟隨誤差的大小伺服系統(tǒng)的跟隨誤差與位置控制器增益KP成反比，要減小跟隨誤差就要增大KP，但KP的增大，要影響到伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。【2.閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理伺服系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能分析矛盾！合理設(shè)定KP，兼顧兩大性能【3.伺服系統(tǒng)特性對(duì)加工精度的影響分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理在輪廓加工過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)精確地控制各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置和速度，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性會(huì)影響坐標(biāo)軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和位置的精確性，產(chǎn)生輪廓的形狀誤差。跟隨誤差可用下式表示：v為移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度，K為系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益?！?.伺服系統(tǒng)特性對(duì)加工精度的影響分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理跟隨誤差與輪廓誤差間的關(guān)系輪廓誤差

為平均開(kāi)環(huán)增益，

K為x、y軸的系統(tǒng)增益的差值，K/K為系統(tǒng)增益的失配量。

加工直線輪廓時(shí)，加工圓弧時(shí)，半徑誤差

R當(dāng)加工圓弧時(shí)，加工誤差與進(jìn)給速度的平方成正比，與系統(tǒng)增益的平方成反比。降低進(jìn)給速度，增大系統(tǒng)增益，將大大提高輪廓加工精度。實(shí)際上，大多連續(xù)控制系統(tǒng)中兩軸的增益特性經(jīng)常會(huì)稍有差別，此時(shí)加工的圓弧將會(huì)產(chǎn)生形狀誤差。加工圓時(shí)，將會(huì)形成橢圓。因此，要求將各軸的系數(shù)增益K值調(diào)整得盡量接近，其值應(yīng)盡量高?！?.伺服系統(tǒng)特性對(duì)加工精度的影響分析】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理跟隨誤差與輪廓誤差間的關(guān)系【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理設(shè)置進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)的目的：是為了使數(shù)控系統(tǒng)與被控制的機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相匹配。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中稱為機(jī)床參數(shù)（PARAMETER），華中數(shù)控中稱為機(jī)床參數(shù)，在西門子數(shù)控系統(tǒng)中叫做機(jī)床數(shù)據(jù)（MachineData，MD）。FANUC華中西門子【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理一般參數(shù)的設(shè)定倍頻數(shù)與分辨率限位參數(shù)設(shè)定快速移動(dòng)速度和最大切削進(jìn)給速度到位范圍，一般粗定位范圍約50

m，精定位范圍約10

m，夾緊容差約20

m。如果到位范圍設(shè)置太??？太大又會(huì)如何？變?cè)鲆嫖恢每刂茀?shù)K1為進(jìn)給切削時(shí)的增益。K2為快速定位（G00）時(shí)的增益

Emax為最大跟隨誤差。Eb為變?cè)鲆孓D(zhuǎn)折點(diǎn)，比機(jī)床最高切削速度所對(duì)應(yīng)的跟隨誤差略大一些Vm為最小模擬電壓輸出值，用來(lái)克服伺服驅(qū)動(dòng)的死區(qū)【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理升降速參數(shù)，一般可通過(guò)設(shè)置升降方式和升降速時(shí)間等參數(shù)，來(lái)調(diào)整機(jī)床的升降速性能【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理單向定位參數(shù)，可提高快速定位（G00）的定位精度P1～P3三個(gè)參數(shù)定義：P1為單向定位的方向，P2為接近點(diǎn)到定位點(diǎn)的距離，P3為定位趨近速度?！?.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理報(bào)警保護(hù)參數(shù)超速保護(hù)最大跟隨誤差報(bào)警，最大跟隨誤差的理論值為Emax=vmax/K，式中，vmax為最高進(jìn)給速度，K為位置開(kāi)環(huán)增益。通常最大跟隨誤差報(bào)警參數(shù)設(shè)定為理論值的1.5～2倍。返回參考點(diǎn)參數(shù)設(shè)置一般來(lái)說(shuō)，都是先通過(guò)減速行程開(kāi)關(guān)粗定位，然后再由精定位開(kāi)關(guān)和編碼器零位脈沖精定位。需要設(shè)定如下參數(shù)：返回參考點(diǎn)方式【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理三種返回參考點(diǎn)的方式返回參考點(diǎn)方向一般為遠(yuǎn)離工件的方向返回參考點(diǎn)速度尋找零脈沖速度一般設(shè)定比較高的返回速度，如5000mm/min為了定位準(zhǔn)確，必須以較低速度趨近西門子802D系統(tǒng)默認(rèn)值300mm/min參考點(diǎn)相對(duì)機(jī)床零點(diǎn)的坐標(biāo)值返回參考點(diǎn)操作完成后，顯示機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償設(shè)定【4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)設(shè)置】四、進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制原理間隙補(bǔ)償螺距誤差補(bǔ)償每當(dāng)坐標(biāo)軸改變方向時(shí)，CNC裝置會(huì)控制電動(dòng)機(jī)多走一段