2012年第7期渊第191期冤佛山陶瓷23Machine&Equipment机械与设备渊广东科达机电股份有限公司袁佛山陈泽南528313冤本文分析了三菱数控伺服驱动控制原理及相关伺服参数作用与关系袁阐述了伺服驱动参数调整要领及相关伺服驱动参数设定与调整方法遥实践证明袁通过对伺服驱动参数的最佳化调整袁解决了铣面光洁度差尧加工面有刀痕等问题遥三菱数控曰伺服驱动参数曰调整m.cn. All Rights Reserved.1引言数控机床伺服驱动参数调整的好坏袁直接影响到机床的加工精度和性能遥很多数控机床在出厂前袁都进行过伺服驱动参数基本设定袁能满足一般精度的加工要求遥但在动态性能要求高的模具加工中袁由于伺服驱动参数没有进行最佳调整袁造成电气系统与机械特性匹配不合理袁导致加工中出现质量问题遥例如袁铣球面光洁度差尧加工圆弧呈椭圆尧加工面在象限切换处出现刀痕等等遥根据三菱数控系统的特点袁笔者总结了伺服驱动参数调整要领及伺服驱动参数设定与调整方法遥位置指令速度设定值位置环PGN电流设定值速度环VGH电流环IG电机伺服电机编码器位置反馈速度反馈电流反馈图1三菱伺服驱动控制原理示意图反馈给电流环和速度环尧位置环袁从而实现快速尧准确的运动控制遥电流环的作用是限制最大电流袁使系统有足够大的加速扭矩遥电流环控制参数主要包含电流回路q轴进给补偿#2209尧电流回路d轴进给补偿#2210尧电流回路q轴增益#2211尧电流回路d轴增益#2212袁这些参数由伺服电机的电气特性决定的袁根据电机型号设定相对应的标准值遥2伺服驱动参数分析三菱伺服驱动控制原理如图1所示遥三菱伺服驱动系统采用图1所示的三环控制方式遥整个控制流程是通过位置环到速度环袁再到电流环袁最终到伺服电机遥而伺服电机则将电流信号和速度信号分别陈泽南（1975-），男，主要从事电气设计、维修方面的工作。E-mail:cym1368@sina.com速度环的作用是抑制速度波动袁增强系统抗负载扰动的能力遥速度环控制参数主要有院速度回路增益1渊#2205袁简称院VGN1冤尧速度回路增益2渊#2206袁简称院VGN2冤尧速度回路延迟补偿渊#2207袁简称院VIL冤尧速度回路进给补偿(#2208袁简称院VIA)遥24FOSHANCERAMICSVol.22No.7渊SerialNo.191冤高袁但机械容易诱发振动遥所以抑制振动的调整原则是使用滤波器抑制振动的同时尽量提高速度环增益1设定值遥相关参数说明如表1所示遥渊1冤滤波器设定方法1)设定参数#2233尧#2283选择滤波器1尧2尧4尧5袁设定2)逐步提高滤波器深度补偿值袁调整为能够消除共3)不能消除振动时袁使用于其频率相同的其它滤波器遥渊2冤电机因快速进给发生振动或发出噪音的情况速度回路增益1,是决定伺服控制响应性的重要参数袁对机床的切削精度和切削循环时间有很大的影响袁增大设定值则控制精度相应提高袁但机械容易发生振动遥使用滤波器参数抑制机械振动袁尽可能提高速度环增益1设定值袁是伺服调整之关键所在遥速度环超前补偿参数#2208主要决定速度环的低频带特性遥标准值为1364袁高速高精度控制时的设定为1900遥对于惯量较大的负载尧有时标准值可能会下降遥对于高速轮廓切削渊通常F在1000mm/min以上冤袁为保证精度袁VIA必须保持高的设定值渊或标准值设定冤遥对重视切削循环时间的机械而言袁提高速度环超前补偿值将改善相对位置指令的跟随性袁缩短位置滞后收缩至定位宽度的时间遥在改善精度和循环时间方面袁如果VGN1的设定值较大渊接近标准值冤袁或使用与增加VGN1等效的干扰观测器的功能袁VIA的调整将会更加容易遥位置环的作用是保证系统的动态跟踪性能袁使系统稳定运行遥位置环的控制参数主要有院位置回路增1渊#2203袁简称院PGN1冤尧位置回路增2渊#2204袁简称院定对指令位置跟随性的参数袁插补轴之间位置环增益应跟随性袁缩短定位时间遥PGN1是决为振动频率曰振的最佳值曰下袁可以通过减小电机高速运转时的速度环增益使其改善遥因为切削进给等使用的低速区域速度环增益仍可保持很高袁所以可以在不降低加工精度情况下便可改善振动袁#2206与#2229配合使用遥渊3冤电机停止时的振动抑制如果电机停止时电机位置进入机械的反向间隙中尧负载惯量将变得非常小遥由于其对负载惯量设定了非常大的VGN1袁有时会发生振动遥抖动补偿通过忽略速度反馈的反向间隙部分的反馈脉冲袁可抑制电机停止时发生的抖动遥针对忽略脉冲数袁可逐个增加袁以设定能够抑制振动的值遥通过#2227的bit4尧bit5设定忽略脉冲数遥抑制机械振动的同时尽量提高速度环设定值袁然后可以进行高速高精度调整遥为缩短调整时间和提高精度袁使用提高位置增益的前馈进给控制袁将容易诱发机械系统的振动遥SHG控制通过更稳定地补偿伺服系统位置环的延迟袁提高位置环的增益袁缩短调整时间以及提高轮廓控制精度遥3.2.1SHG控制模式SHG控制时袁要求PGN1:PGN2:SHGC越1:(8/3):6遥因m.cn. All Rights Reserved.PGN2冤尧SHG控制增益渊#2257袁简称院SHGC冤遥设定为相同值遥增加PGN1设定值袁可提高对指令位置的3伺服参数调整要领URATOR伺服驱动参数自动调整软件袁但自动计算的数虽然三菱M700/M70数控系统推出了MSCONFIG鄄据适用于通用场合袁对于一些要求较高的情况袁部分参数还需要根据实际测量结果进行手动调整遥伺服驱动参数调整主要从两个方面入手:一是抑制机械振动曰二是调整加工精度遥提高速度环增益1设定值袁机床控制精度相应地提此袁即使PGN1的设定值相同袁由于实际的位置环增益变大袁故速度环需要足够的响应遥速度环的响应较低时袁与正常控制时一样袁在加减速时将会发生振动和过冲遥因发生机械共振而减少速度环增益时袁请相应减少位置环增益遥相关参数的设定见表2遥设定实例说明1022253812528147必须以3个参数的组合进行设定遥表2SHG控制模式下的相关参数的设定参数号#2203#2204#2257#2208#2215简称PGN1SHGCFFCVIAPGN2参数名称位置环增益1位置环增益2速度环超前补偿加速度前馈增益SHG控制增益设定比8/361231406026160703318786SHG控制时标准设定为1900SHG控制时标准设定为1002012年第7期渊第191期冤表1滤波器相关参数说明参数号简称参数名称FEbitNfd1Nfd3Nfd2DCBA9876说明54321佛山陶瓷25Nfd2Nfd2Nfd201#2233SSF2伺服功能选择2234567#2238#2246FHZ1FHZ2滤波器频率1滤波器频率2F说明设定滤波器频率1(2238)的深度设定值深约--000001010011100101110111--跃浅深度渊dB冤-肄-18.1-12.0-8.5-6.0-4.1-2.5-1.2设定值1袁滤波器3启动渊1125Hz冤设定值0袁滤波器3停止遥设定滤波器频率2(2246)的深度设定值深约--000001010011100101110111--跃浅深度渊dB冤-肄-18.1-12.0-8.5-6.0-4.1-2.5-1.2发生机械振动时袁设定希望抑制的振动频率遥80Hz以上有效袁设定范围0耀2250Hz遥发生机械振动时袁设定希望抑制的振动频率遥80Hz以上有效袁设定范围0耀2250Hz遥EbitNfd4DCBA987Nfd56543Nfd4210m.cn. All Rights Reserved.#2283SSF6伺服功能选择61234567#2287#2288#2206#2229FHZ4FHZ5VGN2VCS滤波器频率4滤波器频率5速度环增益2速度环增益变更开始速度F#2227SSF1伺服功能选择145说明设定滤波器频率4(2287)的深度设定值深约--000001010011100101110111--跃浅深度渊dB冤-肄-18.1-12.0-8.5-6.0-4.1-2.5-1.2设定滤波器频率5(2288)的深度Nfd5设定值深约--000001010011100101110111--跃浅深度渊dB冤-肄-18.1-12.0-8.5-6.0-4.1-2.5-1.2发生机械振动时袁设定希望抑制的振动频率遥80Hz以上有效袁设定范围0耀2250Hz遥发生机械振动时袁设定希望抑制的振动频率遥80Hz以上有效袁设定范围0耀2250Hz遥快速进给存在干扰时袁可以通过降低高速时的速度回路增益予以改善遥此值设定为电机过速时的速度回路增益袁与#2229(VCS)同时使用遥设定速度回路增益增益变更的开始速度袁与#2206(VGN2)同时使用遥Ebitvfct00院跳动补偿无效DCBA9876543210vfct说明设定跳动补偿的补偿脉冲数01院跳动补偿1脉冲11院跳动补偿3脉冲10院跳动补偿2脉冲26FOSHANCERAMICSVol.22No.7渊SerialNo.191冤表3速度环相关参数设定参数号#2205#2208简称VGN1VIA参数名称速度环增益1速度环超前补偿说明根据负载惯量的大小设定速度环增益袁增大设定值可提高控制精度袁但容易发生共振袁发生共振时按20%耀30%的幅度逐渐下调袁最终设定值应为不发生共振值的70%耀80%遥标准设定值为1364袁SHG控制时的标准设定值为1900遥高速切削时袁需要提高轮廓追随精度时袁可提高设定值遥另外袁位置滞后发生振动时袁以10耀20Hz降低设定值进行调整遥表4干扰功能参数设定参数号#2243#2244简称OBS1OBS2参数名称干扰观测滤波器频率干扰观测增益#2244(OBS2)说明设定干扰观测滤波器的宽度袁通常情况下设定为100遥使用干扰观测功能时袁同时设定标准值设定为100耀300袁同时设定#2243(OBS1)3.2.2切削面精度或真圆度较差的改善措施增益渊VGN1尧VIA冤或使用干扰观测功能进行改善遥提高切削表面精度的方法尽管有所不同袁但都能提高速度环增益进行调整袁此时重要的是如何抑制机械共振遥速度环相关参数设定见表3遥渊2冤使用干扰观察功能渊1冤切削面精度或真圆度较差袁可通过增大速度环的不平衡扭矩与摩擦扭矩计算如下院不平衡扭矩(%)越[(垣进给负载电流%)垣(原进给负载电流%)]/2摩擦扭矩(%)越|(垣进给负载电流%)原(原进给负载电流%)|/22冤在扭矩偏置#2232中设定不平衡扭矩遥3冤LMC补偿类型2的设定与调整选择伺服功能选择员渊#2227冤的bit9设为1袁启动m.cn. All Rights Reserved.轻切削时的干扰和摩擦阻抗以及扭矩振动造成的影响袁同时具有抑制因速度超前补偿控制造成的振动的效果遥干扰功能参数设定见表4遥渊3冤使用丢步补偿功能干扰观察是通过推断干扰扭矩量来进行补偿袁可减LMC补偿类型2功能曰在丢步补偿1渊#2216冤中以两倍的摩擦扭矩设定补偿量遥#2241为0时袁正负两方向均以#2216的设定值进行补偿曰不同方向的突起量存在差别时袁使用丢步补偿2进行调整遥只进行单方向补偿时袁禁止补偿方向上的参数(#2216或#2241)设定为-1遥希望在补偿方向变更补偿量时设定#2241遥补偿方向的设定如图面补偿时袁将不需补偿袁一侧设定为-1遥补偿点ABCCW通过丢步补偿功能来补偿机械运行方向转向时的响应延时尧摩擦尧扭转尧伸缩尧反向间隙所产生的刀纹尧刀痕遥丢步补偿功能包含丢步补偿1尧丢步补偿2尧丢步补偿3袁通过参数#2227的bit8尧bit9设定选择丢步补偿2有效袁通过参数#2216渊LMC1冤及#2241渊LMC2冤设定补偿量曰参数#2282的bit1为1时袁则选择丢步补偿3有效遥在LMC补偿的设定中袁首先必须测量机械的不平衡扭矩与摩擦扭矩遥丢步补偿前后圆切削轨迹如图2所示遥刀痕3所示袁即按NC参数中的CW辕CCW设定遥只需进行单方CWWX轴院#2241X轴院#2216Y轴院#2216Y轴院#2241X轴院#2216X轴院#2241Y轴院#2241Y轴院#2216+Y补偿后D:Y轴指令方向从+变为-DA:X轴指令方向从+变为-+X补偿前的圆切削轨迹补偿后的圆切削轨迹-X图2丢步补偿前后圆切削轨迹示意图1冤测量不平衡扭矩与摩擦扭矩C:X轴指令方向从-变为+-Y在要测定的轴上进行往返运转渊F为1000mm/min左右冤袁在NC伺服监视画面上显示进给时的负载电流遥此时B:Y轴指令方向从-变为+图3补偿方向的设定示意图2012年第7期渊第191期冤佛山陶瓷27最终的调整应在实际切削的同时进行设定遥补偿量不足时袁按5%的增量逐渐增大#2216或#2241遥但如果设定过大袁相反可能出现过切现象遥4冤LMC补偿类型3对应丢步补偿2无法补偿的袁因移动速度而引起机械系统的扭转及伸缩而产生的误差袁通过设定机械系统的粘性系数(#2286)袁即使移动速度有变化也可做到正确的补偿遥在低速状态下袁测定真圆度的同时调整基本补偿的补偿量参数渊#2216尧#2241冤曰在高速状态下袁通过真圆度测定袁调整粘性系数渊#2286冤袁直至获得满意的真圆度遥标准值是在补偿中根据摩擦扭矩设定的值遥最佳的补偿量因切削条件如切削速度尧切削半径尧刀具种类尧工件材质等而变化袁最后应在对目标切削进行试切削的基础上袁确定补偿量遥4结语数控机床伺服驱动参数经过最佳化调整后袁其铣面精度得到极大的改善袁消除了加工面的刀痕遥数控机床伺服驱动参数的调整是一项十分复杂而繁琐的工作袁笔者整理了三菱数控伺服驱动参数设定袁根据多年的经验袁对其进行了调整袁具有重要的实际应用价值遥（上接第11页）烧袁其烧成温度为1195~1205益遥结果表明袁烧出的样品分别呈浅白尧浅灰和浅棕色袁效果均不理想遥[7]李孟,刘丹,吴梓鸿.赤泥基多孔陶瓷材料及其改性物除Cu2+研究[J].武汉理工大学学报,2010,32(18):29-32.能[J].武汉理工大学学报,2008,30(5):15-18.[8]吴建锋,罗文辉,徐晓虹等.赤泥陶瓷保温砖的制备及结构与性[9]吴建锋,黄香魁,徐晓虹等.赤泥质多孔陶瓷滤料气孔率的调控研究[J].武汉理工大学学报,2010,32(18):24-28.[J].陶瓷学报,2007,28(3):164-169.[10]徐晓虹,滕方雄,吴建锋.赤泥质陶瓷内墙砖的制备及结构研究[11]徐晓虹,周城,吴建锋.赤泥质陶瓷清水砖的制备及坯釉结合机理[J].武汉理工大学学报,2007,29(6):8-11.大学学报,2007,29(7):22-25.[12]吴建锋,丁培,徐晓虹.富赤泥陶瓷清水砖的研制[J].武汉理工[13]乔艳.利用赤泥研制黑色陶瓷颜料[J].江苏陶瓷,2009,42(1):12-14.[14]蒋述兴,贺深阳.利用赤泥制备建筑陶瓷[J].桂林工学院学报,2008,28(3):385-388.m.cn. All Rights Reserved.方及产品遥渊1冤当赤泥引入量为50%时袁可得到较为满意的配渊2冤赤泥引入棕色陶瓷颜料中袁大大降低了生产成3结论本袁为生产企业带来一定的经济效益遥同时也将固体废弃物有效利用袁不仅开发了赤泥的新的资源价值袁也减少了赤泥对环境的污染和对土地资源的占用袁达到节能减排的目的遥渊3冤在1250益温度下袁保温60min袁利用赤泥可以用于制备呈色性能较好的低成本棕色颜料袁釉用效果理想袁但坯用效果较差袁有待进一步的研究遥[15]徐晓虹袁滕方雄袁吴建锋等.利用赤泥制备陶瓷外墙砖的研究[J].武汉理工大学学报,2008,30(12):15-18.[16]吴建锋,郭子瑜,徐晓虹等.涂覆TiO2薄膜赤泥质陶瓷滤球的光催化性[J].武汉理工大学学报,2005,27(9):23-25.与性能研究[J].硅酸盐通报,2010,29(1):188-192.[1]土瑞燕,何丽红.赤泥一粉煤灰加气混凝土技术性能及强度形成机理研究[J].混凝土,2011,(12):45原48.[2]工信部和科技部联合.赤泥综合利用指导意见[R].2010.[17]刘雪吟,姜斌,黄朝晖等.以粉煤灰和赤泥为原料烧结陶瓷工艺[18]吴建锋,冷光辉,张明雷等.用Bayer法赤泥制备的多孔陶瓷滤料的结构与性能[J].硅酸盐学报,2008,36(12):188-192.[19]刘作霖.用烧结法赤泥生产陶瓷釉面砖[J].轻金属,1986(7):12-14.研究[J].陶瓷学报,2007,28(4):276-281.[3]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].北京:冶金工业出版社,1982:8-10.2001(6):80-81.[4]景英仁,杨奇,景英勤.赤泥的基本性质及工程特性[J].山西建筑,[5]吴建锋,徐晓虹,张明雷等.两种赤泥制备多孔陶瓷滤球的研究[J].武汉理工大学学报,2009,31(4):45-48.陶瓷,2011(8):22-25.[6]林伟,李小雷,韩复兴等.拜耳法赤泥改性陶瓷轻质砖工艺研究[J].[20]吴建锋,张明雷,徐晓虹等.用烧结法赤泥制备多孔陶瓷滤球的[21]刘万超,杨家宽,肖波.拜耳法赤泥中铁的提取及残渣制备建材[J].中国有色金属学报,2008,18(1):187-192.约性研究[J].轻金属,2011(5):19-21.[22]顾汉念,王宁,张乃从等.赤泥天然放射性水平及在建材领域制