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HNC8型系統(tǒng)剛性攻絲調(diào)試技術(shù)
簡(jiǎn)介：本文主要針對(duì)HNC818系統(tǒng)剛性攻絲調(diào)試做出分析。首先，了解HNC8型系統(tǒng)中有關(guān)于剛性攻絲的參數(shù)。再利用HNC8型專用的SSTT軟件，對(duì)主軸與攻絲軸同步誤差進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)檢測(cè)的圖形進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，達(dá)到高速、高精、高效剛性攻絲。最后，我們得出一套完整的剛性攻絲調(diào)整方案。
關(guān)鍵詞：
?????? 剛性，同步誤差
軟件版本：
????? 系統(tǒng)軟件：ncu110及以上；
????? 伺服版本：2.2及以上
?
一、 影響剛性的參數(shù)
?????? 剛性攻絲前，先指定主軸的轉(zhuǎn)速“S”，然后調(diào)用固定循環(huán)G84，進(jìn)行以“S”為C軸轉(zhuǎn)速的剛性攻絲動(dòng)作，Z軸的進(jìn)給速度“F”由C軸轉(zhuǎn)速“S”計(jì)算出來(lái)，因此，此時(shí)8型系統(tǒng)中影響剛性攻絲剛性的參數(shù)如下：
C軸參數(shù)（5號(hào)軸）
?1) 參數(shù)號(hào)105038：加工加減速時(shí)間常速
????? 該參數(shù)單位為毫秒，指定了C軸由0弧度/分加速到1000弧度/分或由1000弧度/分減速到0弧度/分所應(yīng)用的時(shí)間。
????? 因?yàn)?弧度= 180/π 度≈ 57.296度，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈為360度，因此在沒(méi)有主軸減速比設(shè)計(jì)的機(jī)床中，該參數(shù)相當(dāng)于設(shè)定了主軸由0轉(zhuǎn)/分加速到57.296*1000/360 ≈159轉(zhuǎn)/分所用的時(shí)間。
???? 由于8型所配置的標(biāo)準(zhǔn)主軸電機(jī)由0加速到3000轉(zhuǎn)/分需要用時(shí)300毫秒，該參數(shù)的理想值為19，但由于電機(jī)在極限設(shè)置下不夠穩(wěn)定，應(yīng)稍微偏大，因此該參數(shù)在剛性攻絲時(shí)候設(shè)置為32。
?2) 參數(shù)號(hào)105039：加工加減速捷度時(shí)間常速
????? 該參數(shù)單位為毫秒，指定了軸加工運(yùn)動(dòng)（G01、G02等）時(shí)加速度從0增加到1弧度/或從1弧度/減小到0的時(shí)間。該參數(shù)默認(rèn)值為16，剛性攻絲時(shí)適度加大該參數(shù)來(lái)達(dá)到更好的效果。
驅(qū)動(dòng)器中影響剛性攻絲剛性的參數(shù)如下：
C軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)
?1） 參數(shù)號(hào)105200：位置控制比例增益
?????? 功能及設(shè)置：
?????? ①定C軸模式下位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。
?????? ②設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會(huì)引起振蕩或超調(diào)。
?????? ③參數(shù)數(shù)值由具體的主軸驅(qū)動(dòng)單元型號(hào)和負(fù)載情況確定。
?2） 參數(shù)號(hào)105242：位置控制方式速度比例增益
??????? 功能及設(shè)置：
??????? ①設(shè)定C軸模式下速度調(diào)節(jié)器的比例增益。
??????? ②設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。
??????? ③在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。
Z軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)
?1） 參數(shù)號(hào)102200：位置比例增益
??????? 功能及設(shè)置：同C軸105200參數(shù)
?2）參數(shù)號(hào)102202：速度比例增益
?????? 功能及設(shè)置：同C軸105242參數(shù)
?3）參數(shù)號(hào)102232：轉(zhuǎn)矩指令濾波時(shí)間常數(shù)
?????? 功能及設(shè)置：
?????? 增大102202速度比例增益后，如果機(jī)床產(chǎn)生震動(dòng)，可適當(dāng)增加該參數(shù)來(lái)消除震動(dòng)。
?
二、剛性攻絲的調(diào)整方向
????? 在機(jī)床不震動(dòng)的情況下將Z軸驅(qū)動(dòng)器102200及102202號(hào)參數(shù)盡可能調(diào)大，產(chǎn)生震動(dòng)后可調(diào)節(jié)102232濾波參數(shù)來(lái)消除震動(dòng)。將Z軸調(diào)整到最剛時(shí)，將C軸參數(shù)調(diào)整到與Z軸相搭配，如果C軸無(wú)法達(dá)到Z軸的狀態(tài)，則將Z軸稍微調(diào)軟來(lái)配合C軸，將同步誤差調(diào)到最小。
?
三、華中8型伺服調(diào)整工具SSTT的應(yīng)用
?采集剛性攻絲的同步誤差的步驟：
?1） 單擊按鈕連接到NC。
?2） 單擊按鈕彈出采樣設(shè)置窗口。
?3） 增加Z軸的實(shí)際位置采樣為通道1，如圖：
?4） 增加C軸的實(shí)際位置采樣為通道2，注意填入螺距。
?5） 通道添加完成，如下圖：
?6） 單擊按鈕彈出曲線設(shè)置窗口。
?7） 設(shè)置曲線1類型為同步誤差，輸入1和輸入2分別為通道1和通道2，如下圖：
?8） 單擊開(kāi)始采樣（請(qǐng)確保此時(shí)NC正在運(yùn)行剛性攻絲程序），得到剛性攻絲同步誤差圖如下：
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四、華中8型剛性攻絲調(diào)整步驟
?1) 位置比例增益的調(diào)整（同步誤差）
????? 位置比例增益參數(shù)設(shè)置越大，則電機(jī)的跟隨性越好，既跟蹤誤差越小。剛性攻絲時(shí)，同步誤差由以下公式得出：
????? 同步誤差=Z軸實(shí)際位置–C軸實(shí)際位置*（螺距/360）——公式1
????? 不難看出，當(dāng)Z軸與C軸實(shí)際位置與指令位置的差值，既跟蹤誤差滿足如下公式時(shí)，同步誤差最小
????? Z跟蹤誤差=C跟蹤誤差/360*螺距——公式2
????? 按照以上公式先調(diào)整Z軸與C軸的位置比例增益參數(shù)，使同步誤差達(dá)到最小的狀態(tài)，如下所示：
圖1-同步誤差稍大
????? 如圖1所示，同步誤差顯示最大值為
????? 由于測(cè)試機(jī)床主軸反饋值取反，M3絲錐螺距為0.5，因此圖中所示波形可根據(jù)公式1驗(yàn)證，該同步誤差是由于C軸快于Z軸所致，通過(guò)加大Z軸位置比例增益后，同步誤差得到改善，如下圖所示：
圖2-同步誤差得到改善
????? 剛性攻絲時(shí)，一般情況下，Z軸及C軸該參數(shù)設(shè)定的值大小相同，或相差不多。
?2) 速度比例增益的調(diào)整
???? ?該參數(shù)設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。
????? 圖1及圖2中出現(xiàn)的正旋波為Z軸電機(jī)特性，與電機(jī)的極對(duì)數(shù)相關(guān)，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生極對(duì)數(shù)個(gè)正旋波，該正旋波的幅值也可通過(guò)加大速度比例增益減小。
??????加大速度比例增益參數(shù)后的圖形如下：
圖3-Z軸特征賦值得到改善
?3) 剛性攻絲的調(diào)整
???? 1：Z軸
????? 加大Z軸的位置比例增益及速度比例增益將Z軸調(diào)整到相對(duì)較剛的狀態(tài)，調(diào)整時(shí)，先將Z軸位置比例參數(shù)設(shè)置到800左右，如不發(fā)生震動(dòng)，則將速度比例增益設(shè)置分次增加，如發(fā)生震動(dòng)，則適當(dāng)增加轉(zhuǎn)矩指令濾波時(shí)間常數(shù)的值來(lái)消除震動(dòng)（一般設(shè)置值不超過(guò)5），如震動(dòng)無(wú)法消除，則適當(dāng)降低Z軸速度比例增益參數(shù)的值，消震后，分次調(diào)高Z軸位置比例增益值到1200左右，如發(fā)生震動(dòng)，則適當(dāng)降低Z軸位置比例增益，消除震動(dòng)為止。
????? 2：C軸
????? Z軸設(shè)置完成后，將C軸的位置比例增益參數(shù)設(shè)置成與Z軸相同值，速度比例增益適當(dāng)增加到與Z軸速度比例增益相同大小，如發(fā)生震動(dòng)或嘯叫，則減小C軸速度比例增益值。
????? 3：過(guò)沖的的調(diào)整
????? 按照如上步驟進(jìn)行參數(shù)配置后，進(jìn)行高速（s3000）剛性攻絲空跑測(cè)試，如果C軸出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象，需修改系統(tǒng)參數(shù)中的加減速時(shí)間常數(shù)來(lái)調(diào)整。適當(dāng)加大C軸加減速時(shí)間常數(shù)可以明顯改善過(guò)沖現(xiàn)象。按照8型配置的標(biāo)準(zhǔn)主軸電機(jī)特性，該值推薦設(shè)置為32。
????? 4：加工加減速捷度時(shí)間常數(shù)
????? 在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方式1下，適當(dāng)加大C軸加工加減速捷度時(shí)間常數(shù)，可以使剛性攻絲在孔底反向加速時(shí)更加平滑，沒(méi)有速度突變現(xiàn)象，該參數(shù)推薦值為32，可適度增加。
通過(guò)上述調(diào)整過(guò)程，我們得到一個(gè)相對(duì)完美的剛性攻絲同步誤差圖形，如圖4：
圖4-剛性攻絲同步誤差
????? 圖中同步誤差的最大值為
?
五、結(jié)束語(yǔ)
?綜上所述，使用華中8型伺服調(diào)整軟件進(jìn)行剛性攻絲調(diào)試，調(diào)試效率高，調(diào)試結(jié)果準(zhǔn)確。調(diào)試后的數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)高速、高效和高精度剛性攻絲。
