聞發(fā)祥 王力飛

（中國(guó)航天科技集團(tuán)第四研究院7414廠 西安）

數(shù)控系統(tǒng)的主要功能是將NC程序轉(zhuǎn)變成相應(yīng)軸的機(jī)械位移，在軸位移過程中，特別在模具高速加工中，良好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性是驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵。一般在機(jī)床調(diào)試時(shí)系統(tǒng)會(huì)給定一組相應(yīng)軸的默認(rèn)參數(shù)，這些參數(shù)多是為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行比較保守的參數(shù)，驅(qū)動(dòng)優(yōu)化目的是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上盡可能提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性。了解驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的原理和流程后，機(jī)床維修人員可利用驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的相關(guān)功能跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的一些重要參數(shù)，并利用優(yōu)化測(cè)試結(jié)果進(jìn)行一些故障診斷或簡(jiǎn)單的優(yōu)化調(diào)整。

1.沈陽第一機(jī)床廠HTM2050車鏜復(fù)合專機(jī)，在加工產(chǎn)品過程中，出現(xiàn)圓度超差，同時(shí)銑完的外圓表面Y軸方向有明顯的兩條對(duì)稱凸起棱。

該機(jī)床使用西門子840D系統(tǒng)，通過操作面板可方便地對(duì)加工軸Y、Z軸進(jìn)行圓度測(cè)試（圖1）。觀察分析圓度測(cè)試顯示出的圓狀態(tài)，初步認(rèn)為問題原因有兩方面。

圖1 圓度測(cè)試

（1）兩軸速度不匹配，插補(bǔ)效果差導(dǎo)致圓軌跡變形。使用西門子動(dòng)態(tài)匹配功能，在速度較快的Z軸設(shè)置動(dòng)態(tài)匹配參數(shù)（MD32900，MD32910）。這樣數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)參數(shù)適當(dāng)降低該軸速度，使之與另一個(gè)軸的速度相匹配。進(jìn)行圓度測(cè)試，兩軸插補(bǔ)效果良好。

（2）其次是Y軸過象限誤差過大，出現(xiàn)過象限點(diǎn)凸起。采用過象限誤差補(bǔ)償彌補(bǔ)，調(diào)整摩擦補(bǔ)償時(shí)常用的參數(shù)有MD32500（摩擦補(bǔ)償是否生效）、MD32520（摩擦補(bǔ)償?shù)姆担┖蚆D 32540（摩擦補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間常數(shù)）。此次補(bǔ)償值設(shè)置較大，Y軸凸起現(xiàn)象仍沒有改觀。使用840D系統(tǒng)的伺服軌跡功能檢查Y軸的跟隨誤差，發(fā)現(xiàn)Y軸跟隨誤差超過2.32 mm，判斷機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)松動(dòng)，設(shè)置的補(bǔ)償值被傳動(dòng)間隙淹沒未生效。檢查確認(rèn)是Y軸電機(jī)同步帶松，調(diào)緊同步帶后，故障排除。

2.濟(jì)南第二機(jī)床廠的TK2420鏜銑床在加工過程中，出現(xiàn)加工外圓尺寸超差，系統(tǒng)無報(bào)警。

該機(jī)床采用西門子840D系統(tǒng)，利用系統(tǒng)的圓度測(cè)試功能檢查兩個(gè)加工軸的輪廓精度（圖2）。數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行1個(gè)圓弧指令，如果合成圓弧軌跡的兩個(gè)坐標(biāo)軸的位置跟隨誤差不同，某個(gè)軸跟隨誤差較大，則使得實(shí)際軌跡呈橢圓。位置跟隨誤差值與該坐標(biāo)位置控制器增益有關(guān)，位置控制器增益越高，位置跟隨誤差越小。結(jié)合圓度測(cè)試的圓狀態(tài)看，初步認(rèn)為是X、Y兩個(gè)坐標(biāo)軸的位置控制增益不匹配。進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，發(fā)現(xiàn)X軸和Y軸的位置環(huán)增益 MD32200：POSCTRL_GAIN（kV因子）=1，應(yīng)該是沒問題。由于調(diào)試位置控制器增益的前提是速度控制具有較高的增益，若驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度控制器特性軟（速度跟隨誤差大），則直接調(diào)試位置控制器增益可能不會(huì)減小位置跟隨誤差。通過840D系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)置功能，調(diào)整速度控制增益參數(shù)，圓度測(cè)試結(jié)果有較大改善（圖3），圓度誤差由931.749 μm 減小到13.744 μm。

3.國(guó)產(chǎn)大型定梁龍門鏜銑床開機(jī)后一段時(shí)間，系統(tǒng)出現(xiàn)300515軸X驅(qū)動(dòng)散熱器溫度超差報(bào)警。

該機(jī)床使用SIMODRIVE 611D驅(qū)動(dòng)配置，通過冷卻體上的溫度開關(guān)獲得功率部件溫度并反饋到檢測(cè)系統(tǒng)。以往類似的溫度高報(bào)警均因風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，造成周圍溫度過高、散熱通風(fēng)不良等。初步判斷是驅(qū)動(dòng)器風(fēng)扇壞或驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部太臟散熱不良。從配電柜拆下驅(qū)動(dòng)模塊，用壓縮空氣吹掉電路板外面灰塵，取出散熱風(fēng)扇，清理葉片上的油污后外接電源測(cè)試，可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，回裝驅(qū)動(dòng)模塊，故障依舊。分析X軸的幅頻特性曲線，曲線存在超過0 DB的部分，系統(tǒng)有可能振蕩。在HMI的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)界面可看到坐標(biāo)軸的靜止電流達(dá)到了20%，遠(yuǎn)超過正常的Y軸顯示的3%，進(jìn)一步說明系統(tǒng)存在振蕩。降低X軸的位置環(huán)增益參數(shù)MD32200后，故障消失。

圖2 調(diào)整前圓度測(cè)試

圖3 調(diào)整后圓度測(cè)試