FANUC高速高精加工的參數(shù)調(diào)整0001

1、銃床、 加工中心高速、 高精加工的參數(shù)調(diào)整（北京發(fā)那科機電有限公司 王玉琪）使用銃床或加工中心機床加工高精度零件（如模具）時，應根據(jù)實 際機床的機械性能對 CN繇統(tǒng)（包括伺服）進行調(diào)整。在 FANUC勺AC電 機的參數(shù)說明書中敘述了一般調(diào)整方法。本文是參數(shù)說明書中相關部分 的翻譯稿，最后的“補充說明”敘述了一些實際調(diào)試經(jīng)驗和注意事項， 僅供大家參考。對于數(shù)控車床，可以參考此調(diào)整方法。但是車床CNCS統(tǒng)無G08和G05功能，故車床加工精度（如車螺紋等）不佳時，只能調(diào)整HR修數(shù)和伺服參數(shù)。Cs控制時還可調(diào)整主軸的控制參數(shù)。目錄概述i系列CNC15i/16i/18i）的伺服因為使用了 HRV方口 H

2、RV3空制（21i 為選擇功能），改善了電流回路的響應，因此可使速度回路和位置回路 設定較高而穩(wěn)定的增益值。圖使用伺服HRV空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)的響應和剛性。 因此可以減小機床的加工形狀誤差，提高定位速度。由于這一效果，使得伺服調(diào)整簡化。 HRV2空制可以改善整個系統(tǒng)的 伺服性能。伺服用 HRV2調(diào)整后，可以用HRV改善高速電流控制，因此 可進行高精度的機械加工?！案咚佟⒏呔庸さ乃欧?shù)調(diào)整”。2圖伺服HRV控制的效果實例適用的伺服軟件系列號及版本號90B0/A （01）及其以后的版本（用于15i , 16i , 18i和21i ,但必須 使用320C54

3、10伺服卡）。調(diào)整步驟概況HRV2和HRV3空制的調(diào)整與設定大致用以下步驟：)電流回路的周期從以前的 250 ds降為125 s。電流響應的改善是伺 服性能改善的基礎。)進行速度回路增益的調(diào)整時，對于速度回路的高速部分，應該使用 速度環(huán)比例項的高速處理功能。電流環(huán)控制周期時間的降低使電流響應得以改善，使用振蕩抑制濾波器 使可消除機械的諧振，這樣可提高速度回路的振蕩極限。機床可在某個頻率下產(chǎn)生諧振。此時，用消振濾波器消除某一頻率 下的振蕩是非常有效的。當伺服系統(tǒng)的響應較高時，可能會出現(xiàn)加工的形狀誤差取決于CNC指令的擾動周期的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可用精細加 /減速功能消除。速度環(huán)使用盡可能高的回路增益

4、可以改善整個伺服系統(tǒng)的性能。使用預讀功能的前饋，可以消除伺服的時滯，從而可減小加工的形狀誤差般，前饋系數(shù)為 973 99%*6)當提高了速度回路的響應時，可以設定較高的位置增益。較高的位置增益可減小加工誤差。若要求進一步改善伺服性能，可使用 HRV3以此設定更高的速度回路增益。圖伺服HRV控制的調(diào)整表3.4.1使用HRV2 3時的標準伺服參數(shù)（剛性高的加工中心機床）功能標準參數(shù)切削/16i15i設定值快移可切換伺服HRV2空制（*1 ）No2020No1874設定電流周期為125醫(yī)s的電機型號速度環(huán)比例No2017No1959,#71（使該功能生效）項高速處理功臺匕 目匕No2021No187

5、5近似 1500-2000（伺服調(diào)整圓面速度增O益:700%-900%)振蕩的中心頻率No2113No170630（用于祛除200Hz消振濾波器No2177No2620或更身頻率的諧振，設定較局的速度環(huán)增益）1（使精細力口 /減速生效）No2007#6No1951#6?精細加/減速No2209#2No1749#21（線性精細加/減增益功能No2109No1702速）16（精細加/減速時O間常數(shù)）1（使前饋功能生No2005#1No1883#1效）9700-9900（前饋系預讀前饋No2092No1985數(shù)）ONo2069No1962近似100（速度環(huán)前O饋系數(shù)）位置增益No1825No1825

6、8000-10000(初始設定約5000)No2013#0No1707#011伺服HRV3空No2202#1No1742#1150制No2334No2335No2747No2748100%-400%只在高速HRVt流控制方式的切削進給時有效)O “切削進給/快速移動的切換功能”)(*1 )當只使用電流周期250ds的電機時，設定應按以下修改:No2004 (16i) , No1809 (15i )設 00000011 (250 s 電流周期)No2040 (16i) , No1852 ( 15i)設(標準值)X 0.8No2041 (16i) , No1853 ( 15i)設(標準值)X 1.

7、6詳細調(diào)整電流環(huán)周期和電流環(huán)增益的設定“伺服HRV2控制”的設定內(nèi)容，設定電流控制環(huán)的的參數(shù)。對于使用 同一個DSP的兩個軸要設相同的周期時間。該設定使得電流回路的處理周期為125ds,位置回路的周期為1ms其結果使電流回路的響應性能提高了1.6倍。注1用一個DSP空制的兩個軸設定相同的周期時 間。2若電機停止時的聲響比比工作時的大，按下述方法修改電流環(huán)的增益：-將 No2040 (16i )或 No1852 (15i )修改后的值乘以0.6。-將 No2041 (16i )或 No1853 (15i )修改后的值乘以0.6。-No2041 (16i )或 No1853 (15i ) =0。速

8、度回路增益的設定“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)No2017 (16i )的第 7 位或 No1959 ( 15i )的第 7 位:設1 （使速度環(huán)的比例項高速處理功能生效）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%8漸增加增益值，目標值約為 1000%消振濾波器的調(diào)整“速度回路增益的設定”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。諧振頻率的測量使用伺服調(diào)整軟件，具體請見“用伺服調(diào)整軟件 測量諧振頻率的方法”。圖消振濾波器（調(diào)整步驟）以低速（F1000 F10000）開動機床。逐漸增加速度環(huán)的增益，直至進給時出現(xiàn)輕

9、微振蕩。此時若設定大的速度環(huán)增益，機床有頻率為 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。設定了產(chǎn)生輕微振蕩的速度環(huán)增益后，觀察TCMD測量頻率在下述的參數(shù)中設定測量頻率:設定消振濾波器的參數(shù)No2113 (16i ) , No1706 ( 15i )衰減中心頻率Hz:設為機床的諧振頻率。No2117 (16i ) , No2620 ( 15i )衰減頻帶：30 (當中心頻率為600Hz或以上時設40)。圖消振濾波器的效果(轉(zhuǎn)矩指令波形)精細加/減速功能的設定使用伺服HRV2空制時，可以設定高的位置環(huán)增益和高的速度環(huán)增益。 因此，當指定較大

10、的加/減速度時，會產(chǎn)生與擾動周期相關的振蕩。為了 避免這種振蕩，可以使用精細加/減速功能。但要確保精細加/減速的時 間常數(shù)為8的倍數(shù)。精細加/減速的參數(shù)設定No2007#6 (16i) , No1951#6 (15i):(使精細加/減速功能生效)No2209#2 (16i) , No1749#2 (15i):(線性精細加/減速)No2109 (16i ) , No1702 ( 15i ):(精細加/減速的時間常數(shù))“切削進給/快速移動的切換功能”。前饋系數(shù)調(diào)整“高速/高精加工的伺服參數(shù)調(diào)整步驟”。前饋參數(shù)的設定No2005#1 (16i) , No1883#1 (15i):(使前饋功能生效)N

11、o2092 (16i ) , No1985 ( 15i ):9700-9900 (預讀前饋系數(shù))No2069 (16i ) , No1962 ( 15i ):近似100 (速度前饋系數(shù))位置增益調(diào)整指令的進給速度按下式計算:指令速度=（位置增益）X （位置偏差）+ （前饋量）因此，若指令值和實際移動位置有偏差，增益大時會使誤差的修正作用大，從而使得加工的形狀誤差小。當使用伺服HRV2M,由于速度環(huán)的響應得到改善，可以設定比以前高的位置增益。對于中型加工中心機 床，增益值可設801001/s o （大型機床或閉環(huán)控制的機床，如果反 向間隙較大時，其增益值應該設得小一些。）快速移動機床，以最大切削

12、速度進行加工，在加 /減速時觀察TCMD 波形，以確定位置增益的極限。當 TCMD勺波形上在1030Hz期間出現(xiàn) 急劇上升時，即為位置增益極限。然后，在極限值參數(shù)中設為其值的 80%位置增益確定后，應重新調(diào)整上面中設定的位置前饋系數(shù)。7位置增益參數(shù)的設定No1825 （16i, 15i） : 5000-10000伺服HRV3勺調(diào)整需要設定以下參數(shù)：HRV3參數(shù)的設定No2013#0 (16i) , No1707#0 (15i):1 (使HRV刻能生效)No2202#1 (16i) , No1742#1 (15i):1(使速度環(huán)增益的切削進給/快速移動切換功能生效)No2334 (16i) ,

13、No2747 ( 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 HRVt流控制，在切削進給時的速度環(huán)增益。其值設定為出現(xiàn)振蕩時的0.7 0伺服HRV淞制參數(shù)的設定No2335 (16i ) , No2748 ( 15i ):100-400 (高速HRVt流控制的速度環(huán)增益比率)使用伺服調(diào)整軟件測量機床諧振頻率的方法使用下述方法測量機床的諧振。伺服軟件應該用1998年8月的或其后的版本。使用伺服調(diào)整軟件(SD的準備。在調(diào)整2中設定測量數(shù)據(jù)的型式。(用模擬/數(shù)字一體的伺服檢查板時設6作為數(shù)據(jù)位數(shù)。用數(shù)字檢查板時，將DIP開關設到12 （奇數(shù)軸） 或13 （偶數(shù)軸

14、）。設定No2206#7 （16i ） , No1746#7 （15i ）為1。兩個伺服軸用同 一個DSP空制時設定這一位。在這種狀態(tài)，在每一電流環(huán)控制周期輸出TCM酸形。在SD的F9畫面上各通道的設定，選擇 TCMDW量。對于電流的設 定，設為放大器的最大電流值。8在這一狀態(tài)下，使電機加/減速，在伺服的波形圖上檢查加 /減速 的正確輸出。用SD設定數(shù)據(jù)點數(shù)，實現(xiàn) 0.1秒的數(shù)據(jù)采集對于HRV1:400個數(shù)據(jù)項對于HRV2:800個數(shù)據(jù)項對于HRV3:1600個數(shù)據(jù)項轉(zhuǎn)動電機，記下產(chǎn)生異常聲響時的數(shù)據(jù)。（第一軸和第二調(diào)整SD的畫面，使每次只顯示第一軸或第二軸， 軸的波形顯示或隱藏可用鍵 SHI

15、FT+1和SHIFT+2控制）TCMD此外，在F3菜單上的放大項上設定適當值，以便清楚地觀察 波形上的振蕩。此時，按CTRL+F,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 No2206#7 (16i) , No1746#7 (15i)復位為0。諧振頻率例9概述本節(jié)敘述預讀控制，高精度輪廓控制和AI納米輪廓控制及按進給速 度差值CNQS行加/減速時確定伺服參數(shù)的步驟。(2)標準設定高速/高精度加工的標準參數(shù)*1使用該功能時，可能出現(xiàn)高頻振蕩，取決于機械的諧振點。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不使用精細加/減

16、速，而使用CNC勺插補后直線加/減速。在批量 傳送程序數(shù)據(jù)時，不要使用精細加/減速，而使用CNCt件的插補后直線 加/減速*3對于快速移動，用帶前饋的精細加/減速實現(xiàn)高速定位，需要的時間常數(shù)約為4064m$此時，可使用精細加/減速的切削進給/快速移動 切換功能。10(3)速度增益的調(diào)整“增益調(diào)整步驟”調(diào)整速度環(huán)的增益。在可能的條件下使用伺服HRV2j$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在正常進給加工時，只要不出現(xiàn)振蕩，高的速度環(huán)增益會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。為了設定穩(wěn)定的速度環(huán)高增益，

17、使用速度環(huán)的比例項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 前饋系數(shù)的調(diào)整（加工圓弧 R10/進給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）X （位置環(huán)增益）。這就是說，只有在機床的指令位置和實際位置有誤差時機床才能移動。例如，當位置增益為301/s,進給速度為10m/min時，其位置偏差 為5.56mm,對于直線插補，位置偏差不會造成零件的形狀誤差。但在加 工圓弧或拐角時，就會造成大的形狀誤差。消除位置偏差的有用功能是位置前饋。前饋功能是將CNC勺位置指令變?yōu)橛醒a償功能的速度指令。前饋可減小位

18、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，伺服響應性能的改善， 有可能使機床出現(xiàn)沖擊。為避免這一情況，必須同時使用插補前的加/減速功能。11值的調(diào)整方法理論上，前饋系數(shù)100%寸的位置偏差為0,消除了形狀誤差。但是，實際上，有速度環(huán)的響應時滯。所以，稍小于100%勺值可加工出指令的形狀。通常，最佳值為 95%-99% （設9500-9900 ）。默認值為9800首先在加工圓弧時進行觀察調(diào)整前饋系數(shù)（開始調(diào)整前先設定速度 環(huán)的前饋系數(shù)為50% o實際調(diào)整編制加工圓（R10/F4000）的下列程序，用調(diào)試軟件 RD測量加工時 的刀具運動軌跡。程序中的G08P1和P08P0

19、是16系統(tǒng)的起動和結束預讀 控制的G代碼。預讀控制方式的起動與結束代碼12昌圖3.4.3（a）前饋調(diào)整速度增益：100%速度增益：100%預讀前饋系數(shù)：95%預讀前饋系數(shù)：98%FAD時間常數(shù)：24ms （線性）FAD時間常數(shù)：24ms （線性）70%-80%微調(diào)前饋系數(shù)，且使用過象限突起補償功能（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）。速度環(huán)增益的效果速度環(huán)增益：200%速度環(huán)增益：300%預讀前饋系數(shù)：98%預讀前饋系數(shù)：99%FAD時間常數(shù)：24msFAD時間常數(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

20、減小位置偏差和加工形狀誤差。若速度環(huán)對速度指令的響應 低，速度控制就不能按指令速度所要求的大的加速度運行，因此造成了 加工形狀誤差。速度環(huán)的響應可用增加速度環(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?shù)南禂?shù)）送給 電流環(huán)對轉(zhuǎn)矩指令進行補償。在速度環(huán)（ PI控制），只是在指令速度與 實際速度不同時（有速度偏差）才有補償轉(zhuǎn)矩。另外，速度前饋是根據(jù) 以前指定的加速度值進行轉(zhuǎn)矩指令的補償。用速度前饋可以減小由于速度環(huán)的時滯造成的形狀誤差。前饋系數(shù)值的調(diào)整方法可用下列公式。但在實際調(diào)整中，開始時的速度前饋系數(shù)用1000（速度環(huán)的前饋系數(shù)）=100X （電機的轉(zhuǎn)子

21、慣量+負載慣量）/電機的 轉(zhuǎn)子慣量實際調(diào)整用4角有圓?。ò霃?mm的方形工件進行速度前饋系數(shù)的調(diào)整。調(diào)整時，應使按圓弧半徑箝制進給速度的功能無效（該功能無效后，或如下例，要保證進給速度等于或高于可以指定的F400O） o程編形狀按大寫字符P鍵，以顯示基準形狀。執(zhí)行程序并測量實際運行軌跡。于是，在同一圖上畫出下面所示的實際軌跡和基準軌跡。14指令軌跡和實際軌跡m的形狀誤差，即使在XY方式也可以看到。但是，如果預讀前饋生效, 形狀誤差即減小，除非將誤差放大很難在圖形上看到。此時，使用形狀補償方式（輪廓方式），只是為了顯示而將誤差放大（ctrlO ）。速度前饋系數(shù)速度環(huán)增益：200%速度環(huán)增益：10

22、0%預讀前饋系數(shù)：99%預讀前饋系數(shù)：99%FAD時間常數(shù)：24ms （線形）FAD時間常數(shù)：24ms （線形）速度前饋系數(shù)：0%速度前饋系數(shù)：X100%15前饋調(diào)整速度增益：100%速度增益：100%預讀前饋系數(shù)：99%預讀前饋系數(shù)：99%FAD時間常數(shù)：24ms （線性）FAD時間常數(shù)：24ms （線性）速度增益系數(shù)：X200% Y200%速度增益系數(shù)：X120% Y180%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?。▓D 3.4.3（l）。16速度前饋的調(diào)整速度增益：300%預讀前饋系數(shù)：99%FAD時間常數(shù)：24ms （線性）速度增益系數(shù)：X120% Y180%（6）按圓弧

23、半徑的進給速度箝制參數(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)的響應延時，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，如果機床的剛性低，機床可能由于加速 度的變化而振動。為了減小加速度大的區(qū)域的加速度的變化，應減小目標方向的指令 進給速度。加工時（預讀控制），按圓弧半徑箝制進給速度的功能可實 現(xiàn)對進給速度的控制（減?。?。對該功能的參數(shù)進行調(diào)整，可以找到機 床允許的垂直方向的加速度值。如下所述，該值可用于設定高精度輪廓 控制（連續(xù)小程序段）中“根據(jù)加速度降低進給速度”的參數(shù)的基準。17上圖中，R是圓弧半徑，F(xiàn)是進給速度。則垂直

24、方向（徑向）的加速度為 F2/R。按半徑箝制進給速度功能指定 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=4000mm/min作為按圓弧半徑箝制進給速度功 能的參數(shù)，則圓弧的徑向加速度為：F2/R=（4000/60）2/5=889mm/sec2當用高精度輪廓控制時，要設定同樣的加速度值作為小程序段按加速度限制進給速度功能的參數(shù)。上例中，若切削的進給速度為F4000(mm/min),則要求達到這一速度的時間計算如下：4000/60/889*1000=75msec當用圓弧半徑箝制進給速度功能減小了沿圓弧的進給速度時，加工 的形狀精度就可以得到改善。但是此時的負面效

25、果是：要求的加工時間 較長。圖3.4.3(l)用圓弧半徑箝制進給速度功能時速度功能時18調(diào)整值的設定建議經(jīng)驗上，設定下列值是適當?shù)?。參?shù)號請見響應CNC勺參數(shù)說明書高剛性小型機床：拐角圓弧 R5 時，設 F4000 (889mm/sec0剛性相對高的中型和小型加工中心機床：拐角圓弧 R5 時，設 F3000 (500mm/sec0大型機床:拐角圓弧 R5 時，設 F2500 (347mm/sec0高剛性的大型機床:拐角圓弧 R5 時，設 F2000 (222mm/sec0實際調(diào)整用圓弧半徑速度箝制功能(7)用進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19設定建議具體的參數(shù)號，請見相

26、應的 CNO明書。高剛性的小型機床：F400相對高剛性的中型和小型加工中心：F300大型機床：F200實際調(diào)整執(zhí)行下列程序，測量刀具的實際軌跡醫(yī)醫(yī)m (進給速度為F300)若即使拐角處的進給速度降到接近于0也不能去掉過沖，其原因可能是插補前的加/減速度太大。此時，須設定大的插補前加/減速的時間常數(shù)。(此時，加工時間就相當長。)圖3.4.3(s)繪出了使用拐角降速功能沿 X和Y的(拐角1)進給速度。20拐角的進給速度為F300拐角的進給速度為F1000時，時間常數(shù)和進給速度的關系21使用a電上面的敘述是使用a i系列電動機(16i-B , 18i-B , 15i-B , 0i-B等) 的情況。使

27、用 a 電動機時(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)號稍有不同。此時，適用的軟件版本：90A0/E (05)及其以后的版本。使用的伺服卡：320C543HRV空制的參數(shù)使用HRV4的標準伺服參數(shù)（剛性高的加工中心機床）22高速高精度加工參數(shù)高速/高精度加工的標準參數(shù)23I補充說.上面資料是“ FANUAC伺服電動機的參數(shù)說明書”部分內(nèi)容的譯 文，闡述了調(diào)整時一般須遵循的步驟。.實際調(diào)整時，首先要消除機床各軸的反向間隙。方法是：先用千 分表實測，將實測值設于 CNC勺系統(tǒng)參數(shù)中，并使用“反向間隙（補償 的）加速功能”消除機床的反向間隙。反向間隙意味著系統(tǒng)控制的非線 性，補償不好，會引起系統(tǒng)的振蕩，甚至無法調(diào)整。當然，