数控转塔冲床冲头高速定位精度调整方法及技术分析.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2015)01—0059—03数控转塔冲床冲头高速定位精度调整方法及技术分析王立勤，张延伟。陈天元，路坤(济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南250306)摘要：论述数控冲床伺服轴在高速定位应用上的几种调整方法和技术分析，主要通过调试实验数据介绍在高速送进时为了提高伺服轴定位精度在驱动系统的位置环、速度环和电流环各环节采用的方法和技术，使读者了解除了应用一般性的轴参数，在高速定位中还须在各种细节上做进一步调整。关键词：数控转塔冲床；定位精度；电机频率响应；速度环控制；1／2PI控制；位置增益切换中图分类号：TG385．1文献标识

2、码：ADOI：10．16316／j．issn．1672-0121．2015．01．0190引言在高频段，通过设置中心频率、带宽、阻尼，观察波形冲头采用数控伺服驱动系统控制的数控伺服转在高频段降大于一20db的波形中心取作中心频率，塔冲床由于冲压频次提高，各轴送进速度加快，在工根据大于一20db的波形宽度设定带宽，阻尼设定范作效率明显提高的同时也带来机床精度调试的困围为(0—100)，设置数值越小曲线衰减越明显。难。在驱动系统调试过程中我们充分利用了系统具下面以一台数控冲床的轴频率测试举例说明。有的各种高速定位调整方法，应用FANUC系统的图1a是对轴电机测得的频

3、率响应曲线，由图伺服软件SERVOGUIDE，通过波形图分析、数据测可见在425Hz的高频区振幅超出一20db，在此处添试，最终获得比较理想的参数，把伺服转塔冲床做到加滤波器后再次测得的频率响应曲线如图1b所示。真正意义上的高速高精设备。通常在一个轴的不同位置测频率响应曲线，可加2～3个滤波器消除共振。1高速定位精度调整的方法和技术分析20O1．1电机频率响应的调整和应用■：：：文-20机床在装配完毕后的机械性能特性亦即电机的‘⋯_■⋯—4O∞负载情况直接影响到机床的加工精度，通过SERVO尽GUIDE软件测试电机频率响应曲线，可初步分析各轴的负载特性，找出在整

4、个频率范围内不符合要求的点，如各个共振点，添加相应的滤波器消除共振，得到比较理想的频率响应曲线，为进一步调试驱动参数做好准备。频率／Hz整个频率范围包括低频区和高频区，把小于200Hz(a)未加滤波器的频率响应曲线的区域视为低频区，大于200Hz的区域视为高频区。20良好的频率响应表现为以下几点：①响应带宽(即幅0：、0频曲线上OdB区间)要足够宽，主要通过调整伺服位—200___l_0-40置环增益(PRM1825)、速度环增益(PRM2021)参∞■一＼⋯V⋯．善数来实现，使之越宽越好；②在响应带宽内的最大幅聚值应低于lOdB；③在高频附近的幅值应低于一20

5、dB。调试过程中低频的滤波可通过伺服调整画面的滤波器选项调整或者通过机械装配调整，一般共振频率／Hz收稿日期：2014—10—20(b)加滤波器的频率响应曲线作者简介：~(1965一)，女，高级工程师，从事机床电气设计研究图1轴电机频率响应曲线在调整后的频率响应下，适当增加速度环增益会使位置误差减小，提高轴的精度。图2a为增加速量度环增益前的位置误差波形图，图2b为增加后的误竭差波形图，可明显看出增加后误差减小，精度提高。蠹脚量时『司／ms(×10)图4IP控制下的A轴速度曲线如果送料轴选用IP控制，那么在高速定位的同时可能会影响到精度，位置误差会增大。故速度环

6、控制方式的选择需要根据具体的工件加工工艺要求设O定。时间／ms(xlO)(a)未增加速度环增益误差图1．3速度环比例高速处理功能开启速度环比例高速处理功能(2017#7=1)，可以提高速度环路的指令跟踪性，提高伺服刚性。比较图5和图2b，其中图2b为开启速度环比宣昌例高速处理功能的波形误差图，可明显看出未开启的波形差。实测轴精度、速度略有变差，电机发出异响，无法承受高速度环增益，电机性能变差。宣时间／ms(×10)(b)增加速度环增益误差图挥舞图2误差波形图1．2速度环控制方式设定速度环控制方式分为IP控制和PI控制，IP控制(2003#3=0)适合高速定位控制

7、，PI控制(2003#3：1)时间／ms(xlO。)更适合高精度控制。应用中视具体需求设定此参数。图52017#7=0时的轴误差曲线下面举例说明轴PI控制和IP控制的速度反1．4位置增益切换功能馈情况。如图6所示，开启位置增益切换功能可变功能如图3所示的PI控制对于指令的启动速度较2015#0=1，同时设定位置增益切换有效速度2028，快，但是稳定时间变长，通常适合于高精加工；图4速度指令可使在小于等于此速的IP控制到达目标位置的时间缩短，但是轴到位时：双H寸手度下的位置增益增大／易出现波动。所以用IP控制会提高冲头的冲压频2倍，有助于在定位次，但相应可能导致轴

8、到位时不稳定。结束时缩短