基于FANUC3li的精密臥式加工中心伺服系統(tǒng)優(yōu)化技術

基于FANUC3li的精密臥式加工中心伺服系統(tǒng)優(yōu)化技術

0引言隨著制造業(yè)的進步和飛速發(fā)展，對加工母機和裝備的精度提出了更高要求。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的典型產(chǎn)品，其高速工況下具有較高的加工精度逐漸成為機床生產(chǎn)廠家的共同要求。伺服參數(shù)匹配及優(yōu)化設置對于提高數(shù)控機床精度，充分發(fā)揮并保證數(shù)控機床的良好的動靜態(tài)性能具有十分重要的意義，但對于伺服參數(shù)的優(yōu)化設置目前尚缺乏系統(tǒng)的方法，因而使數(shù)控機床難以達到最優(yōu)性能。本文針對THM46100精密臥式加工中心，通過對伺服驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)進行整定優(yōu)化實現(xiàn)降低機床誤差并提高加工精度的目標。1THM46100精密臥式加工中心簡介THM46100精密臥式加工中心(沈機集團)昆明機床股份有限公司在國家機床重大專項支持下最新開發(fā)的四軸精密臥式加工中心，可廣泛應用于復雜箱體類零件、盤類及模具等零件的加工。如圖1所示，該機床由X、Y、Z方向的直線進給軸和繞B軸的回轉工作臺構成，為提高系統(tǒng)剛度而采用了“箱中箱”的獨特結構，如圖2所示，并且為了保證X方向具有較大的驅(qū)動能力，而采用了X1、X2雙軸驅(qū)動的模式。由于該加工中心FANUC31i數(shù)控系統(tǒng)具有豐富的控制功能，因此此加工中心配置了FANUC31i數(shù)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對X、Y、Z直線位移及B軸回轉位移的高速高精度控制。

圖1THM46100精密臥式加工中心

圖2THM46100機床機械結構2伺服驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)整定方法研究為提高數(shù)控機床的剛度、穩(wěn)定性及高速加工性能，需要對其控制系統(tǒng)的參數(shù)進行調(diào)試，一方面使得機械傳動系統(tǒng)和運動系統(tǒng)更好地匹配，另一方面補償由于機械系統(tǒng)的缺陷而引起的誤差。本文基于FANUC3li-MA，通過PI控制器參數(shù)整定和輪廓誤差抑制兩方面研究提高機床加工精度的方法。2.1環(huán)PI控制器參數(shù)整定

圖3控制系統(tǒng)三環(huán)控制結構如圖3所示，F(xiàn)ANUC3li-MA伺服驅(qū)動系統(tǒng)可簡化為傳統(tǒng)的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三環(huán)控制結構方式，分別通過位置控制環(huán)節(jié)(比例P控制器)、速度控制環(huán)節(jié)(比例積分PI控制器)、電流控制環(huán)節(jié)(比例積分PI控制器)等實現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制。對數(shù)控系統(tǒng)三環(huán)控制器PI參數(shù)的調(diào)節(jié)，對于提高機床的精度具有較為重要的意義。由于內(nèi)環(huán)性能的優(yōu)劣直接影響著外環(huán)的控制性能，因此在PI參數(shù)調(diào)節(jié)過程中，通常采用從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，即電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的調(diào)試順序，分別對系統(tǒng)的力矩、速度、位置進行控制，以保證整個伺服系統(tǒng)性能的充分發(fā)揮。FANUC3li提供了以下可供調(diào)節(jié)的伺服參數(shù)。1)電流環(huán)控制器：N02040---電路環(huán)積分增益和N02041m電流環(huán)比例增益。

2)速度環(huán)控制器：N02