优化840D数控系统参数实现机床的高精度加工.pdf

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1、优化840D数控系统参数实现机床的高精度加工曲改玉周生伟李敏(济南二机床集团有限公司数控机床公司，山东济南250022)摘要：以使用西门子840D数控系统、611D驱动装置的机床为例，通过调试机床参数，改善提高伺服系统动态响应，减小轮廓误差，提高~jn-r精度，达到驱动与机械传动间的最佳匹配。关键词：优化参数动态性能高精度加工Optimizing840DCNCParameterstoAchieveMachiningHighPrecisionQUGaiyu，ZHOUShengwei，LIMin(CNCM

2、achineToolLtd．，JierMachineToolGroupCo．，Ltd．。Jinan250022，CHN)Abstract：UsingSIEMENS840DCNC，SIMODRIVE611Dasexample，throughoptimizingparameters，makeservodynamicperformancehigh，makecontourerrorsmall，makemachiningprecisionhigh，andgaindrivesys—ternandmechinani

3、smbestmatchingatlast．Keywords：OptimizeParameters；DynamicPerformance；HighPrecisionMachining要实现机床的高精度加工，机械传动零部件要有按电流环、速度环、位置环的顺序进行优化。足够的刚性、精度、抗振性、热稳定性，机床要有高的重复定位精度。同时数控系统功能参数的合理调试也起着至关重辅囤辩要的作用。比如可以通过优化电流环、速度环，最终提高位置环增益，减小系统跟随误差；使用位置控制的附l——1问接位置反一馈l加调整参数提高

4、系统动态性能。如：①调整过象限补1兰三竺J．_{三亘亘至三垂圆偿参数，减小伺服轴圆弧插补在过象限时的轮廓尖角；图1闭环控制回路②调整JERK加速度限制参数，减小加工时的冲击；③加工曲线轮廓时，联动轴的加减速不同步，引起轮廓误(1)优化电流环差，利用速度前馈与扭矩前馈控制可以使系统的跟随电流环主要作用是把输入到电流调节器的电流信误差减小到零；④使用动态匹配功能，在不降低控制质号，转换为电压指令，输入到功率驱动器，驱动交流电量的前提下，使具有不同伺服增益因子的各轴获得相动机工作。引入电流反馈环节可以改善交

5、流驱动器的同的跟随误差，得到应有的精度。电气特性，提高驱动器的动态性能，增强系统的稳定性。电流环的重要环节是电流调节器，其作用是加1优化闭环控制器。减小跟随误差快电流环的响应速度，缩短系统启动过程，并减小跟随误差是插补器输出的位置设定值与位置测量低速轻载时电流的断续对系统稳定性的影响。系统检测的位置实际值之间的误差。跟随误差与速度根据840D数控系统HMI提供的优化界面，设定成正比，与位置环增益成反比，加工速度一定时，减小测量参数，得出电流环幅频特性如图2所示。跟随误差的方法就是提高位置环增益。位置环

6、增益的多次调整电流环增益参数1120CURRCTRL—提高会导致控制回路不稳定，所以需要首先优化电流GAIN及电流环积分时问常数参数1121CURRCTRL—环、速度环，提高内环的响应，最后达到提高位置环增INTEGRATOR_TIME，最终优化结果如图2所示。益的目的。对于西门子标准电动机，1120、1121等参数在做闭环控制单元的闭环控制回路如图1所示，包括电动机配置时已经自动设定，适合大多数的应用，一般电流环、速度环、位置环。三环的调节按由内到外，即不需要改动。·l33·2009~11可能导致驱

7、动链中出现明显啸叫噪声。如果尖波出现幅频20OO0的频率点并不固定，而是随着不同的条件漂移，最好使号0＼、用低通滤波器。尽可能使用少的滤波器，增加滤波器趔馨后，需重调速度环增益。电流滤波器的参数设定如下：频率／Hz1200NUMCURRENT——FILTERS电流设定值过滤器数量㈨幅频特性曲线相频1201CURRENT_FILTERl80OO0—CONFIG电流设定值过滤器类型1202CURRENTFILTER1--_一一FREQUENCY电流过滤器1的正常频率．1203CURRENTFILTER1—

8、，．-_—一一DAMPING电流过滤器1的阻尼趟●●1213CURRENTFILTER2SUPPR—_一—FREQ电流过滤器2的堵转频率180OOO；i＼1214CURRENTFILTER210001010010004000000—_一BANDWIDTH电流过滤器2的带宽1215CURRENTFILTER频率／Hz—⋯2BWNUM电流过滤器2的带宽分子(b)相频特性曲线(补偿深度)图2电流环优化幅频曲线1223CURRENTFILTER2BS—一—ERE