伺服調(diào)試成功案例及總結(jié)-綜合

伺服調(diào)試案例分析

靜態(tài)頻率響應(yīng)測試是SERVOGUIDE調(diào)試中非常重要的一環(huán)，它波形的好壞反映了這臺機床很重要的機械的特性；它調(diào)整的好壞直接影響了后續(xù)直線和圓弧等部分的調(diào)整，以及機床運行的平穩(wěn)和加工效果的好壞；在整個調(diào)試中具有非常重的分量。頻率響應(yīng)測試通過頻率響應(yīng)測量各軸的共振點，并用濾波器參數(shù)來抑制共振。在滿足波形要求，保證共振點被抑制的情況下，提高速度環(huán)路增益。在此，主要以現(xiàn)場調(diào)整的案例和調(diào)試范例對頻率響應(yīng)測定的調(diào)試進行淺析和總結(jié)。

震動抑制調(diào)整案例分析案例一：機床Y軸運行有尖叫聲淺析：機床運行時，有尖叫聲難以消除；一般來說是機床發(fā)生了共振。機床的共振可以使用濾波器參數(shù)來進行抑制，從而消除一般的尖叫聲。如果使用了濾波器仍然無法消除，那么需要檢查機械。成功案例淺析解決過程：1）測試Y軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)曲線圖

圖1Y軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)曲線成功案例淺析2）經(jīng)過對Y軸的濾波器調(diào)整后，尖叫聲消除，再次采集的圖形如下

圖3調(diào)整后的靜態(tài)頻率響應(yīng)曲線成功案例淺析

案例二：有低沉的共振聲，加工效果不好

圖6表面相當(dāng)粗糙淺析：機床運行時Y軸有低沉共振聲，加工表面紋路粗糙，效果不好。這個是二維的平面加工，從機床的運行情況和加工效果來看，有震動。成功案例淺析解決過程：1）測試Y軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)曲線，如圖7。

圖7Y軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)波形

從上圖來看，是機械特性不好或者裝配不良常出現(xiàn)的波形。使用濾波器參數(shù)無法解決，需要進行機械修調(diào)。成功案例淺析2）廠家進行機械的調(diào)整。3）再次進行頻率響應(yīng)測定，使用濾波器來抑制共振（波形如圖8），低沉共振聲消除。加工效果改善，表面效果好，問題解決。

圖8修調(diào)后再進行調(diào)整的波形成功案例淺析4）小結(jié)當(dāng)機械特性不良或者裝配不好時，可能有低沉的共振聲；導(dǎo)致加工中出現(xiàn)震動，引起表面光潔度不好，紋路粗糙等問題。這種情況可以通過靜態(tài)頻率響應(yīng)測試的波形來協(xié)助判斷，但需要通過修調(diào)機械來解決。成功案例淺析案例三：Z軸常見的不良波形，對加工效果有影響

圖9加工效果不良淺析：機床在帶載切削運行時，有點很輕微的震動。加工三維曲面，在Z軸爬坡處刀紋抖動，加工效果不好。分析跟Z軸震動相關(guān)。成功案例淺析解決過程：1）測試Z軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)曲線，如圖10。

圖10Z軸的靜態(tài)頻率響應(yīng)波形

由上圖可以看出，高頻出現(xiàn)震蕩。使用濾波器無法消除。需要進行Z軸機械的修調(diào)。成功案例淺析2）廠家進行機械的調(diào)整。3）進行頻率響應(yīng)測定，使用濾波器來抑制共振（如圖11）。波形好，加工效果改善，問題解決。

圖11修調(diào)后再進行調(diào)整的波形成功案例淺析4）小結(jié)

Z軸常出現(xiàn)的不良波形，高頻出現(xiàn)共振，無法使用濾波器消除。會引起加工表面不好。這種情況可以通過靜態(tài)頻率響應(yīng)測定來協(xié)助判斷，但需要修改Z軸機械來改善。

成功案例淺析綜上，機床的靜態(tài)頻率響應(yīng)測定是很重要的，能消除共振點，并可以通過波形來檢查是否需要修調(diào)機械；調(diào)整的好壞對加工效果的影響很大?？偨Y(jié)凹球面模具調(diào)整案例分析導(dǎo)軌槽模具調(diào)整案例分析案例分析總結(jié)常見模具加工調(diào)整問題答疑某汽車廠家反映，0I-MC系統(tǒng)，銑削凹球面剛件，普通模式，進給F3000切削速度，粗銑＋精銑后，出現(xiàn)如下問題：在球面的邊沿和與平面交接處，出現(xiàn)嚴重過切刀痕，且刀痕分布無規(guī)律。測試其三軸的機械性能曲線，以X軸為例，反映問題有：1、響應(yīng)帶寬不足，曲線在100HZ左右落差較大；2、整個曲線低于0dB，表示響應(yīng)滯后。不夠平滑，起伏較大帶寬不足，且低頻滯后共振點經(jīng)過參數(shù)調(diào)整，再次測量機械性能曲線時，發(fā)現(xiàn)曲線已經(jīng)明顯好轉(zhuǎn)，同時將速度環(huán)增益VG提升至250，利用HRV高頻濾波器抑制高頻產(chǎn)生的振動，最終效果如下：由于優(yōu)化了速度環(huán)控制模式，采用PI控制提升了機械的啟動轉(zhuǎn)矩特性，使曲線整體過渡平滑，機械特性達到最佳。由于滑軌結(jié)構(gòu)，啟動有一定滯后，會使響應(yīng)特性較低。抑制至－40dB左右在逐步進行伺服調(diào)整后再次進行加工，由于電流運行的平穩(wěn)無過切，故加工最終效果光亮光滑。最終表面光亮平滑，已無之前的過切現(xiàn)象。某客戶反映，加工如下溝槽時，實際加工過程當(dāng)中：工件內(nèi)的溝槽導(dǎo)軌面表面有振紋，此振紋導(dǎo)致溝槽表面不平，導(dǎo)致仿形走針時容易出現(xiàn)斷針。圖1某大圓針織機的核心關(guān)鍵部件（要求導(dǎo)軌平滑無振紋）此加工問題現(xiàn)象比較明顯，即在走導(dǎo)軌槽時，因為刀具有抖動，故使得加工表面出現(xiàn)振紋，從而導(dǎo)致表面光潔度無法滿足零件要求。解決思路：1、實際觀察現(xiàn)場加工，了解系機床停止時的振動？加減速時刻產(chǎn)生的振動？還是運行過程中的振動？分別進行針對性調(diào)整。2、測試三軸機械性能曲線，檢查三軸在中頻和高頻段是否出現(xiàn)振動。3、最終利用TCMD曲線測試，保證三軸在來回運行過程當(dāng)中的電流平穩(wěn)、恒定、無過切。對以上幾種案例的總結(jié)：1、良好的機械性能曲線是提高后續(xù)加工性能的關(guān)鍵，同時根據(jù)機械性能曲線好壞，也能對加工預(yù)期進行整體把握；2、盡量提高機械的速度環(huán)路增益和位置環(huán)路增益的同時，使用HRV濾波器來抑制高頻產(chǎn)生的振動；3、測試各種情況下（普通切削模式、高精模式）的TCMD曲線，以此來確定合適的時間常數(shù)，同時保證電機在連續(xù)運行時的電流平穩(wěn)、無過切。某廠家0I-MD系統(tǒng)，反映在加工三維模具曲面時，在小線段密集拐角處出現(xiàn)過切，有明顯刀痕。問此故障如何處理？解答：請先確認幾個問題：1、密集小線段處的構(gòu)成？密集小線段全部由G01直線段構(gòu)成，通過編程軟件自動處理出來。小線段曲率過渡相對平滑，速度差不算很大。2、是否在高精模式下還是在普通切削模式下？對于此種復(fù)雜模具的加工控制，必須在高精模式下通過系統(tǒng)的高速高精度功能來進行控制，包含相關(guān)的功能有：插補前/插補后直線/鈴型加減速、基于速度差的速度控制、基于加速度的速度控制、基于圓弧速度鉗制的速度控制等。而在普通切削模式下，以上幾種功能均不生效，請注意區(qū)別。本例當(dāng)中，因為全部是G01小線段構(gòu)成的三維曲面，所以密集小線段拐角處的控制主要由基于加速度的速度鉗制功能來進行控制。將參數(shù)1737的最大加速度值減小至500左右后，拐角過切得到明顯緩解。小結(jié)：如何通過編程軟件來檢查分析程序小線段？檢查程序小線段構(gòu)成的分布走刀軌跡和密集點對加工的影響采用45度來回直線銑削小線段的間距決定凹球面表面紋路精細程度刀具對表面紋路的影響點的密集程度對加工影響點越密集，表示小線段越多，則系統(tǒng)運算量較大，加工處理速度越慢。密集區(qū)直接影響表面精度案例一：圓弧測試呈現(xiàn)橢圓或者不規(guī)則形狀

圖4測試圖形呈現(xiàn)不規(guī)則的橢圓成功案例淺析

淺析：

出現(xiàn)這種橢圓或者不規(guī)則圖形時，有可能是參數(shù)因素，也有可能是機械因素。在參數(shù)方面，主要檢查三軸的位置環(huán)路增益，加減速時間常數(shù)是否一致，前饋系數(shù)是否一致。這三點必須保持一致。

解決過程：

逐一排查以上參數(shù)因素。如果以上參數(shù)沒問題，需要詳細檢查機械。成功案例淺析

案例二：加工曲面效果不好調(diào)整

圖10表面粗糙和有象限點成功案例淺析淺析：

從圖片中可以看出圓弧表面的加工效果不理想，粗糙；有象限點?？赡苁菂?shù)設(shè)置引起震動造成，也有可能是機械原因造成。成功案例淺析

解決過程：

1）使用SERVOGUIDE測試原始圖形如下：

圖11XZ軸插補的圓弧圖形成功案例淺析2）使用SERVOGUIDE進行調(diào)整之后測試圖形如下：

圖12調(diào)整之后的圖形成功案例淺析從調(diào)整前后的圖形來看，有所改善，但加工出來效果依然。于是，進行機械的檢查。重新進行X軸和Z軸的裝配。3）重新裝配機械后再次使用SERVOGUIDE進行調(diào)整，測試波形如下：

圖13裝配機械后再次調(diào)整的波形成功案例淺析4）再次進行加工，表面刀紋和光潔度很好，問題解決。5）小結(jié)從調(diào)整的過程，可以看出加工效果不好主要是由參數(shù)設(shè)置和機械安裝不良共同造成的。機床是三軸硬軌，摩擦力比較大，X軸在重新調(diào)整之后，不需要使用2段加速度；而Z軸由于各方面的因素，仍需要使用2段加速度。成功案例淺析6）小結(jié)從調(diào)整的過程，可以看出加工效果不好主要是由參數(shù)設(shè)置和機械安裝不良共同造成的。機床是三軸硬軌，摩擦力比較大，X軸在重新調(diào)整之后，不需要使用2段加速度；而Z軸由于各方面的因素，仍需要使用2段加速度。成功案例淺析案例九：象限點問題綜合調(diào)整1

圖14象限點成功案例淺析淺析：在機床系統(tǒng)中，當(dāng)反沖，摩擦的影響較大時，在電機反轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生延遲，造成圓弧切削時的象限突起。如果進行補償過量時，又會產(chǎn)生象限凹下。不管象限凸起還是凹下，從肉眼來觀測，一般都呈現(xiàn)一條線，如圖12。但具體是凸起還是凹下，一般難以判別，需要從實際加工的調(diào)試中來摸索，然后有針對性地調(diào)整相關(guān)參數(shù)或者機械來解決。成功案例淺析解決過程：

1）使用SERVOGUIDE測試原始圖形如下：

圖15XZ軸的圓弧原始圖形成功案例淺析2）使用SERVOGUIDE進行調(diào)整之后圖形如下：

圖16調(diào)整之后的圖形成功案例淺析3）再次進行加工，象限點消除，問題解決。4）小結(jié)從調(diào)整過程中，可以看出這個象限痕主要是Z軸使用了2段加速不當(dāng)，造成象限過切引起。2段加速在機床靜態(tài)摩擦力相當(dāng)大的時侯可以使用，能非常有效地抑制凸起，如案例一；但使用不當(dāng)時，也會造成過切。故，2段加速的是否使用需依機床的實際情況來定。成功案例淺析案例十：象限點問題綜合調(diào)整2

圖17象限點淺析：由圖片的效果來看，該圖中X和Y軸都有象限點（機床為三軸硬軌，Y軸的靜態(tài)摩擦力大），但具體象限點是凸起還是凹下，則不清楚。需要進行嘗試性的調(diào)試來分析解決。成功案例淺析

解決過程：

1）使用SERVOGUIDE測試原始圖形如下：

圖18XY軸的圓弧原始圖形成功案例淺析2）使用SERVOGUIDE進行調(diào)整之后圖形如下：

圖19調(diào)整之后的圖形成功案例淺析3）再次進行加工，象限點消除，問題解決。4）小結(jié)從調(diào)整過程中，可以發(fā)現(xiàn)X和Y軸的象限點主要是機床摩擦力大和參數(shù)調(diào)整不當(dāng)造成的。X軸是NO.2048和NO.2094設(shè)置和反向間隙的補償量不合適引起；Y軸主要是由于靜態(tài)摩擦力太大引起，需使用2段加速并結(jié)合NO.1851來進行調(diào)整。成功案例淺析1象限點產(chǎn)生的原因

在機床系統(tǒng)中，當(dāng)反沖，摩擦的影響較大時，在電機反轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生延遲，造成圓弧切削時的象限突起。如果進行補償過量時，又會產(chǎn)生象限凹下。不管象限凸起還是凹下，從肉眼來觀測，一般都呈現(xiàn)一條線；如圖14。

在機床上，機械是主體，系統(tǒng)上的調(diào)整只是對機械性能造成的影響進行一些彌補，或者抑制，從而改善一些加工的性能。從根本上解決圓弧或者想象點問題，應(yīng)該從提升機械性能，機械裝配的工藝上著手?？偨Y(jié)2SERVOGUIDE調(diào)整參數(shù)的思路

圖20圓弧測試的圖形總結(jié)對于圖20中測試的圖形調(diào)整思路如下：

①保證圓弧的象限凸起部分控制在5UM以內(nèi)。②一般情況使用1段加速調(diào)整；當(dāng)機械的靜態(tài)摩擦力很大的時候，使用2段加速調(diào)整。③對于調(diào)整圓弧的常用參數(shù)是NO.2048和NO.2094。ⅰ對于象限凸起，加大該參數(shù)值；如果象限凹下，則需要減小該參數(shù)值。

ⅱ如圖2所示，是XY兩軸插補的圓，橫軸是X軸，縱軸是Y軸，都有正負方向。如果NO.2094里面沒有值，那么NO.2048作用于正負兩方向；一旦NO.2094里面有值，NO.2048作用于正向；NO.2094作用于負向。

ⅲ在使用1段加速度時，NO.2048和NO.2094的設(shè)置值0～600范圍之內(nèi)變化；若使用2段加速時，在0～100范圍之內(nèi)變化?？偨Y(jié)注意：象限點涉及機械的靜態(tài)摩擦力，SERVOGUIDE的測試到電機端，屬半閉環(huán)；建議先用SERVOGUIDE調(diào)整，再用球感儀進行調(diào)整，最終以實際加工效果為準。綜上，在圓弧和曲面加工調(diào)整，以及象限點的問題上，涉及到的因素很多，有機械的，也有參數(shù)的。在調(diào)試中，需要根據(jù)實際情況來進行分析和判斷，靈活運用才能有效解決問題?？偨Y(jié)

過切現(xiàn)象調(diào)整成功案例分析過切問題可能產(chǎn)生的幾種原因1.程序原因，可以用模擬軟件仿真判斷——上海

偉揚，寧波海天柳州用戶

2.Z軸反向間隙加速補償不夠——沈陽中捷無錫

用戶，上海西格瑪

3.Z軸反向間隙補償過大——寧波恒威樂清用戶，

上海儀表青浦用戶

海天柳州用戶機床型號：HTM-3225G系統(tǒng)型號：18i-MB+AICC伺服型號：X軸aiF30/3000,Y軸aiF22/3000,Z軸aiF30/3000問題：平面與斜面的拐角R有明顯的刀痕，刀痕均勻有規(guī)律。解決辦法：1.首先檢查伺服參數(shù)是否異常，特別是反向間隙補償，反向間隙加速補償?shù)?，嘗試AICC參數(shù)調(diào)整，加工實驗無變化。2.建議修改程序加工，發(fā)現(xiàn)拐角R依舊有刀痕，且刀痕的規(guī)則有變化，判斷和刀路的關(guān)系較大。3.軟件分別模擬加工程序，發(fā)現(xiàn)有和實際加工刀痕一樣的清晰紋路。判斷與程序關(guān)系較大。4.再改進程序，得到較好的模擬效果，實際再加工，問題得以解決。海天柳州用戶加工程序1軟件模擬兩個平面的拐角R實際加工也有相同的紋路海天柳州用戶實際工件觀察與模擬軟件有幾乎一樣的規(guī)則條紋局部放大圖用戶修改刀路后的程序模擬用戶改進了拐角R的處理，拐角刀路有了明顯變化，實際加工，無明顯刀痕海天柳州用戶模擬通過的程序?qū)嶋H加工，拐角R無刀痕。上海偉揚半球面加工用戶凸形半球面加工，頂部出現(xiàn)龜殼狀。圖形軟件仿真，得到與實際加工問題一樣的圖形。改加工程序后，得到較好的仿真，實際加工半球面，無異常刀紋。沈陽中捷無錫用戶機床型號：GMB2030系統(tǒng)型號：18i-MB+AINANOHPCC伺服型號：X軸aiF40/3000FAN,Y軸aiF40/3000FAN,Z軸aiS50/3000FAN問題：用戶在加工汽車模具時等高銑與平行銑接刀處，產(chǎn)生過切?，F(xiàn)場實驗YZ平行銑斜面，在Z軸最低處，有明顯的過切。變化銑削路徑，從左上角往下45度銑，結(jié)果在工件右邊界和下邊界出現(xiàn)過切。改左下角向上45度銑，過切出現(xiàn)在左邊界和下邊界。模具邊緣平行銑和等高銑精加工接刀處，有明顯過切。沈陽中捷無錫用戶沈陽中捷無錫用戶從用戶加工現(xiàn)象尋找共同點：出現(xiàn)過切地方都是Z軸向下再向上的加工點。進而提出簡單實驗方法，平行銑一個方形斜面，看底部情況。查看Z軸負載，靜止時78%。機床Z軸使用平衡油缸和蓄能器，向下移動負載36%左右，但向上達到了78%多。分析在Z軸先向上再向下時，負載78%下降為36%，過渡平穩(wěn)。但先向下再向上時，負載從36%一下子變?yōu)?8%，突變太大。造成過切。問題本質(zhì)還在于調(diào)整Z軸上下負載的平衡油缸未調(diào)好，上下相差大。左上角向下45度銑削，工件左邊界和下邊界都出現(xiàn)過切右下角向上45度銑削，工件右邊界和下邊界有過切沈陽中捷無錫用戶要求廠家調(diào)整Z軸機械負載。但廠家機械人員調(diào)