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1、摘要:本文论叙了数控加工中心加工圆形工件时容易出现的形位误差及其与数控系统伺服参数的关系,介绍了在现场实际调试伺服参数的方法及排除数控系统故障的实例;关键词:圆形工件形位误差伺服参数增益负载惯量比故障排除某客户加工中心数控系统为三菱E60,伺服驱动器为MDS-R,伺服电机为HF3.5KW.该加工中心在加工工件时出现下列现象：1.铣内园出现凸痕. 图１． 铣内园时出现的质量问题 现象:如图１ 在A.B,C,D四点出现明显接痕,仔细观察其台阶接痕向内凸起.另外园表面也不光滑.肉眼可以明显观察到表面粗糙. 判断：内园表面粗糙度过大，从伺服系统参数来看如果＂速度环增益
2、VGN＂过低，会导致加工表面变差.而在＂A.B,C,D四点出现明显接痕＂则是出现＂丢步＂或＂过冲＂所致.处理：检查＂速度环增益VGN＂，其参数:#2205(X=40,Y=40,Z=40), 显然VGN值过低.其参考值应该在300左右. 于是将VGN参数:#2205的数值逐渐调高，但调高参数:#2205的数值会使机床产生共振,鸣叫，所以必须在遇到机床共振时通过设置参数#2238消除共振，再一步步提高VGN参数:#2205的数值. 在实际调试中，将参数 #2205的数值调整到X=200,Y=200,Z=100.,加工效果已经有了很大的改善.将参数 #2205的数值调到20
3、0，X轴产生共振，经调整参数#2238后消除共振，这时表面粗糙度已经符合要求．而在＂A.B,C,D四点＂出现的台阶接痕也已经明显减小．肉眼看不见但用手触摸仍然可以感觉到. 继续将参数 #2205的数值调高到300,表面粗糙度已经符合要求.在A,B两点仍然有台阶，但C,D两点处的台阶已经消失. 此后继续提高参数 #2205的数值，仍然无法消除台阶接痕,这说明光调整＂速度环增益VGN＂无法彻底消除＂A.B,C,D四点＂出现的台阶.经过调整以后的情况是:A点有接痕,C点没有接痕.A点是X轴从正向变为负向.C点是X轴从负向变为正向.B点有接痕,D点没有接痕.B点是Y轴从负向
4、变为正向.C点是Y轴从正向变为负向.这表明接痕的出现与方向有关.而且这”接痕”不是通常的”丢步”延迟型,而是一种”过冲”型.即铣内园时,A,B点的接痕向内突起.这种现象可能与下列因素有关：1.与反向间隙有关.(但改变反向间隙补偿值后,无明显改善现象)2.与联轴器的弹簧方向弹性有关.即正向扭转时刚性大一些,反向旋转时刚性小一些.这样当伺服轴从正向旋转变为负向旋转时,就会出现”过冲”现象.3.与机床安装精度有关.在＂A.B,C,D四点出现台阶接痕＂是由于＂丢步＂或＂过冲＂所致,所以必须从调整＂丢步＂或＂过冲＂着手解决问题.在三菱伺服系统的相关参数中，设置参数#2227=420
5、0用于启动丢步补偿（功能）;参数#2216是丢步补偿的数值；实际调试时，调整#2216=200后,台阶接痕明显加大.可见该参数有效果,只是方向不对. 将调整方式改为＂过冲补偿＂;设置参数#2227=4C00启动＂过冲补偿＂（功能）;将参数:#2237(过冲补偿量)的数值从１――５逐渐调高,经过以上调整后,内园台阶接痕仍然存在，可见＂过冲补偿＂的效果不明显.经过以上对系统参数的调整，解决了大部分问题，但不能彻底解决问题，这说明光调整伺服系统参数不能解决机床的所有问题.后来要求厂家对机械部分精度做进一步的调整后，解决了铣园出现台阶的问题.对铣园时在A,B,C,D点出现台阶
6、的进一步讨论：在A点,Y轴插补量最大,Y轴运动速度也达到最大，X轴插补量最小=0,X轴运动速度也达到最小=0,X轴由于负载(至少是工作台)运动惯性,向正向运动.造成向外凸起台阶.所以数控机床要求负载惯量比不大于3,就是考虑了伺服电机带动负载的能力.即当伺服电机停止时.其静态转矩能够使负载也立即停止.而不受负载惯性的影响.这又牵涉到:”速度环增益VGN”.即增益越高,响应越快.增益越低,响应越慢，这就是为什么要首先提高速度环增益的原因.“负载惯量比”和”速度环增益”的关系曲线也表明:“负载惯量比”越大,”速度环增益”也越大.这表明了对于大的负载,应该提高速度环增益”.就铣园
7、的台阶问题,而言:如果”速度环增益”很小.当到达A点时.X轴插补量为零,速度也为零(F值是切点的速度,X轴此时速度为零).但由于”速度环增益”很小,实际速度有所靠后.所以还有运动.就造成了向外台阶.所以只要机床不振动,尽量提高”速度环增益”是首选的手段.只是在实际调试时多是估算“负载惯量比”. 但即使估算也必须设置“负载惯量比”参数#2237，.对于中型机床必须设置为3,以便尽量提高”速度环增益VGN”.２．另一客户加工中心在铣外圆时，在45°方向出现椭圆度误差达0.13ｍｍ. 经过调整参数＃2205后，其误差减小到0.06ｍ
