BWS伺服在慢走絲加工機(jī)床上的應(yīng)用

4 大慣量伺服系統(tǒng)調(diào)試

4.1 系統(tǒng)調(diào)試

對于調(diào)試過程可說是難點(diǎn)重重，因?yàn)榭蛻魴C(jī)械整體的負(fù)載就非常的大，而且還要在加工的過程中在加工槽里注滿水，使得負(fù)載慣量和負(fù)載質(zhì)量更大，增加了伺服的控制難度。為了保證２個(gè)脈沖的追蹤誤差，所以伺服控制器的增益必須維持在一個(gè)較高的水平，但是由于幾乎不允許出現(xiàn)任何的振動(dòng)，那么伺服控制系統(tǒng)的增益還不能夠過大，也就是說在穩(wěn)定的響應(yīng)水平和穩(wěn)定的控制平衡度之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，這個(gè)平衡點(diǎn)的選取就是我們調(diào)試的關(guān)鍵。

由于該設(shè)備的運(yùn)行速度不能超過我們調(diào)試軟件估測負(fù)載慣量所需的運(yùn)行速度200rpm，所以只能通過不斷的試驗(yàn)，對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以找到最佳的增益參數(shù)，也就是將伺服參數(shù)中跟增益有關(guān)的2-00(位置控制增益)，2-02（位置前饋增益），2-03（位置前饋增益平滑常量），2-04（速度控制增益），2-06（速度積分補(bǔ)償），以及跟共振有關(guān)的2-25（共振抑制低通濾波），2-23（共振抑制Notch filter），2-24(共振抑制Notch filter衰減率)進(jìn)行不斷的試驗(yàn)設(shè)置和運(yùn)行測試，2-00主要作用是保持位置環(huán)控制響應(yīng)水平的，2-04主要作用是保持速度環(huán)控制響應(yīng)水平的，這兩個(gè)值是伺服響應(yīng)的基礎(chǔ)，而2-02和2-06的主要作用就是減小位置控制誤差和速度控制誤差的，將這兩個(gè)值調(diào)到很高的位置可以明顯地減小追隨誤差。2-03 作用就是可以大大的降低傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)。

剛剛開始調(diào)試時(shí)，很快就將伺服的響應(yīng)水平調(diào)整到一個(gè)不使伺服電機(jī)運(yùn)行有振動(dòng)的最高的控制水平，這個(gè)增益水平上伺服電機(jī)的運(yùn)行效果是是伺服系統(tǒng)在 0.5rpm的速度下運(yùn)行追隨誤差基本保持在2個(gè)脈沖范圍內(nèi)，但是在運(yùn)行的某幾個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)跳變到3~4個(gè)脈沖。這是慢走絲設(shè)備運(yùn)行不允許的，必須通過調(diào)整伺服的增益來改善這樣的運(yùn)行效果，因?yàn)檫@樣的追隨誤差的跳變是由于在某個(gè)運(yùn)行點(diǎn)上伺服系統(tǒng)的負(fù)載情況發(fā)生改變，而由于伺服系統(tǒng)的響應(yīng)又不夠快，所以才會(huì)出現(xiàn)追隨誤差變大的情況。通過以上分析，需要實(shí)現(xiàn)的就是提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)水平又不能使伺服電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何的振動(dòng)。為了既不讓電機(jī)振動(dòng)，又提高增益水平，只有將2-03加大降低機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的振動(dòng)，才能提高2-04和2-00從而提高伺服系統(tǒng)整體的增益水平位置較高的響應(yīng)，同時(shí)，還不能把2-03的值調(diào)整地過高，因?yàn)樗鼤?huì)影響位置追蹤誤差。

在增調(diào)整已經(jīng)很理想的情況下，開始安裝工件試切。在試切過程發(fā)現(xiàn)一個(gè)很異常的現(xiàn)象，即在x軸以0.3rpm速度進(jìn)給時(shí)，y軸的追蹤誤差會(huì)有一個(gè)不斷的跳變，當(dāng)時(shí)y軸根本沒有信號(hào)輸入，是不應(yīng)該有任何移動(dòng)的。出現(xiàn)這樣的情況只有兩種可能，一是有信號(hào)干擾，二是發(fā)生了機(jī)械振動(dòng)！通過判斷是在x軸以一定速度移動(dòng)時(shí)，y軸會(huì)有共振產(chǎn)生！利用我們調(diào)試軟件BWS-DDS找到共振頻率，消除共振，調(diào)試完成。共振抑制頻率點(diǎn)的抓取如圖3所示。

圖3 共振抑制頻率點(diǎn)

4.2 工件測試

作為加工機(jī)床，一定要通過加工試切來證明我們的伺服是否能夠滿足慢走絲機(jī)床的應(yīng)用場合。圖4是BWS-BBH伺服加工的工件效果圖，圖4顯示是在磨掉一部分氧化層以后檢測其表面光潔度，從1號(hào)~3號(hào)加工效果越來越好，單純從加工效果上看3號(hào)的表面光潔度已經(jīng)可以已經(jīng)與原伺服系統(tǒng)17位編碼器的高精度伺服電機(jī)的加工效果接近。

圖4 加工試切工件測試

5 結(jié)束語

BWS－BBH伺服主要是應(yīng)用在控制系統(tǒng)中進(jìn)給控制方面，伺服運(yùn)動(dòng)性能如何，直接關(guān)系著工件的加工精度和表面粗糙度?？蛻粼瓉硎褂玫氖菄庵放频乃欧到y(tǒng)，其伺服電機(jī)是采用１７位高線數(shù)編碼器，而BWS伺服系統(tǒng)則采用的是BWS－BＢH系列伺服系統(tǒng)配套使用的ＥＣＭＡ電機(jī)，其編碼器僅僅是２５００線的低線數(shù)的伺服編碼器。應(yīng)用BWS伺服系統(tǒng)的慢走絲加工機(jī)床的加工精度和表面粗糙度與客戶原來采用１７位高線數(shù)編碼器的伺服系統(tǒng)的慢走絲機(jī)床相差無幾。從而使客戶的制造成本在性能不降低的前提下得到了大大的壓縮，提高了其產(chǎn)品在慢走絲加工機(jī)床的市場競爭力。