1 引言

　　數控機床伺服驅動(dòng)參數調整的好壞，直接影響到機床的加工精度和性能。很多數控機床在出廠(chǎng)前，都進(jìn)行過(guò)伺服驅動(dòng)參數基本設定，能滿(mǎn)足一般精度的加工要求。但在動(dòng)態(tài)性能要求高的模具加工中，由于伺服驅動(dòng)參數沒(méi)有進(jìn)行最佳調整。造成電氣系統與機械特性匹配不合理．導致加丁中出現質(zhì)量問(wèn)題。例如，銑球面光潔度差、加工圓弧呈橢圓、加工面在象限切換處出現刀痕等等。根據三菱數控系統的特點(diǎn)．筆者總結了伺服驅動(dòng)參數調整要領(lǐng)及伺服驅動(dòng)參數設定與調整方法。

　　2 伺服驅動(dòng)參數分析

　　三菱伺服驅動(dòng)控制原理如圖1所示。

　　圖1 三菱伺服驅動(dòng)控制原理示意圖

　　三菱伺服驅動(dòng)系統采用圖1所示的三環(huán)控制方式。整個(gè)控制流程是通過(guò)位置環(huán)到速度環(huán)，再到電流環(huán)，最終到伺服電機。而伺服電機則將電流信號和速度信號分別反饋給電流環(huán)和速度環(huán)、位置環(huán)，從而實(shí)現快速、準確的運動(dòng)控制。

　　2.1 電流環(huán)

　　電流環(huán)的作用是限制最大電流。使系統有足夠大的加速扭矩。電流環(huán)控制參數主要包含電流回路q軸進(jìn)給補償#2209、電流回路d軸進(jìn)給補償#2210、電流回路q軸增益#22l1、電流回路d軸增益#2212，這些參數由伺服電機的電氣特性決定的， 根據電機型號設定相對應的標準值。

　　2.2 速度環(huán)

　　速度環(huán)的作用是抑制速度波動(dòng)，增強系統抗負載擾動(dòng)的能力。速度環(huán)控制參數主要有：速度回路增益1(#2205，簡(jiǎn)稱(chēng)：VGN1)、速度回路增益2 (#2206，簡(jiǎn)稱(chēng)：VGN2)、速度回路延遲補償(#2207，簡(jiǎn)稱(chēng)：VIL)、速度回路進(jìn)給補償(#2208，簡(jiǎn)稱(chēng)：VIA)。

　　機床的切削精度和切削循環(huán)時(shí)間有很大的影響，增大沒(méi)定值則控制精度相應提高，但機械容易發(fā)生振動(dòng)。使用濾波器參數抑制機械振動(dòng)．盡可能提高速度環(huán)增益1設定值，是伺服調整之關(guān)鍵所在。

　　速度環(huán)超前補償參數#2208主要決定速度環(huán)的低頻帶特性。標準值為1364， 高速高精度控制時(shí)的設定為1900。對于慣量較大的負載、有時(shí)標準值可能會(huì )下降。對于高速輪廓切削(通常F在1000mm／min以上)，為保證精度，VIA必須保持高的設定值(或標準值設定)。對重視切削循環(huán)時(shí)間的機械而言，提高速度環(huán)超前補償值將改善相對位置指令的跟隨性，縮短位置滯后收縮至定位寬度的時(shí)間。在改善精度和循環(huán)時(shí)間方面，如果VGN1的設定值較大(接近標準值)，或使用與增加VGN1等效的干擾觀(guān)測器的功能，VIA的調整將會(huì )更加容易。

　　2.3 位置環(huán)

　　位置環(huán)的作用是保證系統的動(dòng)態(tài)跟蹤性能。使系統穩定運行。位置環(huán)的控制參數主要有：位置回路增1(#2203， 簡(jiǎn)稱(chēng)：PGN1)、位置回路增2 (#2204，簡(jiǎn)稱(chēng)：PGN2)、SHG控制增益(#2257，簡(jiǎn)稱(chēng)：SHGC)。PGN1是決定對指令位置跟隨性的參數，插補軸之間位置環(huán)增益應設定為相同值。增加PGN1設定值，可提高對指令位置的跟隨性，縮短定位時(shí)間。

　　3 伺服驅動(dòng)參數調整要領(lǐng)

　　雖然 菱M700／M70數控系統推出了MS CONFIGURATOR伺服驅動(dòng)參數自動(dòng)調整軟件．但自動(dòng)計算的數據適用于通用場(chǎng)合，對于一些要求較高的情況，部分參數還需要根據實(shí)際測量結果進(jìn)行手動(dòng)調整。伺服驅動(dòng)參數調整主要從兩個(gè)方面人手：一是抑制機械振動(dòng)：二是調整加工精度。

　　3.1 抑制振動(dòng)的調整

　　提高速度環(huán)增益1設定值，機床控制精度相應地提高．但機械容易誘發(fā)振動(dòng)。所以抑制振動(dòng)的調整原則是使用濾波器抑制振動(dòng)的同時(shí)盡量提高速度環(huán)增益1設定值。相關(guān)參數說(shuō)明如表1所示。

　　(1)濾波器設定方法

　　1)設定參數#2233、#2283選擇濾波器1、2、4、5，設定為振動(dòng)頻率；

　　2)逐步提高濾波器深度補償值，調整為能夠消除共

　　振的最佳值；

　　3)不能消除振動(dòng)時(shí)，使用于其頻率相同的其它濾波器。

　　(2)電機因快速進(jìn)給發(fā)生振動(dòng)或發(fā) 噪音的情況下，可以通過(guò)減小電機高速運轉時(shí)的速度環(huán)增益使其改善。因為切削進(jìn)給等使用的低速區域速度環(huán)增益仍可保持很高，所以可以在不降低加工精度情況下便可改善振動(dòng)，#2206與#2229配合使用。

　　(3)電機停止時(shí)的振動(dòng)抑制

　　如果電機停止時(shí)電機位置進(jìn)入機械的反向間隙中、負載慣量將變得非常小。由于其對負載慣量設定了非常大的VGN1，有時(shí)會(huì )發(fā)生振動(dòng)。抖動(dòng)補償通過(guò)忽略速度反饋的反向間隙部分的反饋脈沖，可抑制電機停止時(shí)發(fā)生的抖動(dòng)。針對忽略脈沖數，可逐個(gè)增加，以設定能夠抑制振動(dòng)的值。通過(guò)#2227的bit4、bit5設定忽略脈沖數。

　　3.2 調整加工精度及特性改善

　　抑制機械振動(dòng)的同時(shí)盡量提高速度環(huán)設定值，然后可以進(jìn)行高速高精度調整。為縮短調整時(shí)間和提高精度．使用提高位置增益的前饋進(jìn)給控制，將容易誘發(fā)機械系統的振動(dòng)。SHG控制通過(guò)更穩定地補償伺服系統位置環(huán)的延遲，提高位置環(huán)的增益，縮短調整時(shí)間以及提高輪廓控制精度。

　　3.2.1 SHG控制模式

　　SHG控制時(shí)，要求PGN1：PGN2：SHGC=l：(8／3)：6。因此，即使PGN!的設定值相同，由于實(shí)際的位置環(huán)增益變大，故速度環(huán)需要足夠的響應。速度環(huán)的響應較低時(shí)，與正常控制時(shí)一樣，在加減速時(shí)將會(huì )發(fā)生振動(dòng)和過(guò)沖。因發(fā)生機械共振而減少速度環(huán)增益時(shí)，請相應減少位置環(huán)增益。相關(guān)參數的設定見(jiàn)表2。

　　3.2.2 切削面精度或真圓度較差的改善措施

　　(1)切削面精度或真圓度較差，可通過(guò)增大速度環(huán)增益(VGN1、VIA)或使用干擾觀(guān)測功能進(jìn)行改善。提高切削表面精度的方法盡管有所不同，但都能提高速度環(huán)增益進(jìn)行調整，此時(shí)重要的是如何抑制機械共振。速度環(huán)相關(guān)參數設定見(jiàn)表3。

　　(2)使用干擾觀(guān)察功能

　　干擾觀(guān)察是通過(guò)推斷干擾扭矩量來(lái)進(jìn)行補償，可減輕切削時(shí)的干擾和摩擦阻抗以及扭矩振動(dòng)造成的影響，同時(shí)具有抑制因速度超前補償控制造成的振動(dòng)的效果。干擾功能參數設定見(jiàn)表4。

　　(3)使用丟步補償功能

　　通過(guò)丟步補償功能來(lái)補償機械運行方向轉向時(shí)的響應延時(shí)、摩擦、扭轉、伸縮、反向間隙所產(chǎn)生的刀紋、刀痕。丟步補償功能包含丟步補償1、丟步補償2、丟步補償3，通過(guò)參數#2227的bit8、bit9設定選擇丟步補償2有效，通過(guò)參數#2216(LMC1)及#2241(LMC2)設定補償量；參數#2282的bitl為1時(shí)，則選擇丟步補償3有效。在LMC補償的設定中，首先必須測量機械的不平衡扭矩與摩擦扭矩。丟步補償前后圓切削軌跡如圖2所示。

　　圖2 丟步補償前后 切削軌跡示意罔

　　1)測趨不平衡扭矩與摩擦扭矩

　　存要測定的軸上進(jìn)行往返運轉(F為1000mm／min左右)，在NC伺服監視面面上顯示進(jìn)給時(shí)的負載電流。此時(shí)的不平衡扭矩與摩擦扭矩計算如下：

　　不平衡扭矩(％)=[(+進(jìn)給負載電流％)+(-進(jìn)給負載電流％)]／2

　　摩擦扭矩(%)=[(進(jìn)給負載電流％)-(-進(jìn)給負載電流％)]／2

　　2)在扭矩偏置#2232中設定不平衡扭矩。

　　3)LMC補償類(lèi)型2的設定與調整

　　選擇伺服功能選擇1(#2227) 的bit9設為1，啟動(dòng)LMC補償類(lèi)型2功能；在丟步補償1(#2216)中以?xún)杀兜哪Σ僚ぞ卦O定補償量。#2241為0時(shí)，正負兩方向均以#2216的設定值進(jìn)行補償； 不同方向的突起量存在差別時(shí)，使用丟步補償2進(jìn)行調整。只進(jìn)行單方向補償時(shí)．禁止補償方向上的參數(#2216或#2241)設定為-1。希望存補償方向變更補償量時(shí)設定#2241。補償方向的設定如圖3所示，即按NC參數中的CW／CCW 設定。只需進(jìn)行單方面補償時(shí)，將不需補償，一側設定為-1。

　　圖3 補償方向的設定示意罔

　　最終的調整應在實(shí)際切削的同時(shí)進(jìn)行設定。補償量不足時(shí)，按5％的增量逐漸增大#2216或#2241。但如果設定過(guò)大，相反可能出現過(guò)切現象。

　　4)LMC補償類(lèi)型3

　　對應丟步補償2無(wú)法補償的， 因移動(dòng)速度而引起機械系統的扭轉及伸縮而產(chǎn)生的誤差。通過(guò)設定機械系統的粘性系數(#2286)，即使移動(dòng)速度有變化也可做到正確的補償。

　　在低速狀態(tài)下，測定真圓度的同時(shí)調整基本補償的補償量參數(#2216、#2241)；在高速狀態(tài)下，通過(guò)真圓度測定，調整粘性系數(#2286)，直至獲得滿(mǎn)意的真圓度。標準值是在補償中根據摩擦扭矩設定的值。最佳的補償量因切削條件如切削速度、切削半徑、刀具種類(lèi)、工件材質(zhì)等而變化，最后應在對目標切削進(jìn)行試切削的基礎上，確定補償量。

　　4 結語(yǔ)

　　數控機床伺服驅動(dòng)參數經(jīng)過(guò)最佳化調整后．其銑面精度得到極大的改善，消除了加工面的刀痕。數控機床伺服驅動(dòng)參數的調整是一項十分復雜而繁瑣的工作，筆者整理了三菱數控伺服驅動(dòng)參數設定，根據多年的經(jīng)驗，對其進(jìn)行了調整，具有重要的實(shí)際應用價(jià)值。

以上就是關(guān)于三菱數控伺服驅動(dòng)參數設定與調整，希望對讀者朋友有所幫助。如果你還有疑問(wèn)，歡迎咨詢(xún)海藍在線(xiàn)客服或者添加小藍微信：szhlzn6，我們有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員幫你解答。或者查看我們三菱PLC行業(yè)資訊中相關(guān)文章獲取知識，深圳海藍智能專(zhuān)注三菱工控。