胡輝

昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 江西景德鎮(zhèn) 333002

1 序言

為測(cè)試兩軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)，意大利FIDIA數(shù)控系統(tǒng)提供了ERRE測(cè)試功能，該功能可以數(shù)字化記錄兩根軸一段往返行程的運(yùn)動(dòng)過程，圖形化顯示出理論和實(shí)際位移之間偏差的曲線數(shù)據(jù)[1]。通過對(duì)測(cè)試圖形結(jié)果進(jìn)行分析，可用于伺服優(yōu)化，同時(shí)也可作為故障診斷的重要輔助手段[2]。以下就簡(jiǎn)單介紹一下FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測(cè)試功能的使用方法。

2 FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測(cè)試功能介紹

在使用ERRE測(cè)試功能時(shí)，需要進(jìn)入ERRE系統(tǒng)界面中進(jìn)行一些相關(guān)參數(shù)設(shè)置（見圖1），包括以下9個(gè)主要的參數(shù)：ERRE_AXIS1、ERRE_ AXIS2、ERRE_MOVEMENT1、ERRE_MOVEMENT2、ERRE_LMIN、ERRE_LMAX、ERRE_ERRCD、ERRE_FILEREC和ERRE_THRESHOLD。

（1）ERRE_AXIS1 該參數(shù)用于選擇需要做測(cè)試的第1軸，如X、Y、Z、A和C等。

（2）ERRE_AXIS2 該參數(shù)用于選擇需要做測(cè)試的第2軸，如X、Y、Z、A和C等。

（3）ERRE_MOVEMENT1 該參數(shù)用作定義第1軸測(cè)試過程中移動(dòng)的距離（單位：mm），缺省設(shè)定值為2。

（4）ERRE_MOVEMENT2 該參數(shù)用作定義第2軸測(cè)試過程中移動(dòng)的距離（單位：mm），缺省設(shè)定值為2。

（5）ERRE_LMIN 該參數(shù)用作定義兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)的最小距離（單位：mm），缺省設(shè)定值為0.01，對(duì)應(yīng)FPDGT LMIN參數(shù)（數(shù)字化記錄最小值）。

（6）ERRE_LMAX 該參數(shù)用作定義兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)的最大距離（單位：mm），缺省設(shè)定值為1，對(duì)應(yīng)FPDGT LMAX參數(shù)（數(shù)字化記錄最大值）。

（7）ERRE_ERRCD 該參數(shù)定義弦波誤差值（單位：mm），用來設(shè)定自動(dòng)記錄點(diǎn)的公差及頻次，缺省設(shè)定值為0.002，對(duì)應(yīng)FPDGT ERCD參數(shù)（數(shù)字化記錄弦向誤差）。

（8）ERRE_FILEREC 該參數(shù)如果關(guān)閉，每次測(cè)試結(jié)果就都會(huì)保存在臨時(shí)文件ERREDFLT.TMP中，當(dāng)前測(cè)試結(jié)果會(huì)把上一次的測(cè)試結(jié)果覆蓋，上次的測(cè)試結(jié)果將會(huì)丟失。如果該參數(shù)打開，測(cè)試結(jié)果就將保存在C:FIDIATEST目錄下的ERRExx.TXT文件中，文件名會(huì)按照數(shù)字順序（xx：01、02……）自動(dòng)進(jìn)行編號(hào)。

（9）ERRE_THRESHOLD 該參數(shù)用于定義最大允許偏差值（單位：mm），缺省設(shè)定值為0.1。如果一個(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)超出該參數(shù)設(shè)定值，則會(huì)在測(cè)試結(jié)束后，在信息欄中顯示出來。

在執(zhí)行ERRE測(cè)試前，需要關(guān)閉數(shù)控系統(tǒng)中CQA（平移）、FSC（比例因子）及SWCNC等功能（可通過執(zhí)行RESET EXE命令，初始化相關(guān)設(shè)定）。執(zhí)行ERRE測(cè)試時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)打開DGT（數(shù)字化功能）和自動(dòng)運(yùn)行功能，同時(shí)ERRE系統(tǒng)界面中的參數(shù)界面設(shè)定值激活。ERRE測(cè)試執(zhí)行結(jié)束后，數(shù)控系統(tǒng)界面將會(huì)圖形化顯示出理論和實(shí)際位移之間偏差的數(shù)據(jù)曲線[3]。

3 ERRE測(cè)試功能應(yīng)用案例

一臺(tái)FIDIA K系列五坐標(biāo)加工中心，在XY平面上，加工一條斜線側(cè)壁時(shí)工件表面出現(xiàn)表面波紋問題（見圖2），無法滿足工件交付要求。排除加工相關(guān)因素后，懷疑設(shè)備本身動(dòng)態(tài)特性存在問題。

圖2 工件表面出現(xiàn)波紋

使用ERRE功能對(duì)X、Y軸進(jìn)行測(cè)試，移動(dòng)進(jìn)給速度為8000mm/min，主要測(cè)試參數(shù)如下。ERRE_AXIS1：X；ERRE_AXIS2：Y；ERRE_MOVEMENT1：100mm；ERRE_MOVEMENT2：100mm。

機(jī)床實(shí)際上會(huì)按照以下程序自動(dòng)運(yùn)行。

ERRE測(cè)試結(jié)果如圖3所示，從圖3中可以看出，加減速階段最大偏差±0.03mm，在往返的中間過程中，跟隨誤差波動(dòng)頻繁，且偏差較大，最大達(dá)到±0.018mm。

圖3 X軸和Y軸ERRE測(cè)試結(jié)果

由此可見，X軸和Y軸兩軸做直線插補(bǔ)時(shí)，兩軸的動(dòng)態(tài)特性不匹配，造成最終的插補(bǔ)位置不穩(wěn)定。但只是通過此測(cè)試結(jié)果，無法判斷具體是哪根軸存在問題，造成這個(gè)結(jié)果的原因可能是某根軸運(yùn)動(dòng)控制存在問題，或者兩根軸都存在問題。因此可以使用ERRE測(cè)試功能對(duì)X軸和Z軸或者Y軸和Z軸進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和排除。

繼續(xù)使用ERRE測(cè)試功能，對(duì)Y軸和Z軸進(jìn)行測(cè)試，使用同樣的測(cè)試參數(shù)，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，加減速階段最大偏差±0.006mm，在往返的中間過程中，跟隨誤差波動(dòng)及偏差正常，最大偏差±0.003mm。由此可見，Y軸和Z軸兩軸做直線插補(bǔ)運(yùn)行正常。主要測(cè)試參數(shù)如下。ERRE_AXIS1：Y；ERRE_AXIS2：Z；ERRE_MOVEMENT1：100mm；ERRE_MOVEMENT2：100mm。機(jī)床實(shí)際上會(huì)按照以下程序自動(dòng)運(yùn)行。

圖4 Y軸和Z軸ERRE測(cè)試結(jié)果

通過第二次測(cè)試結(jié)果，可以排除Y軸問題。問題聚焦在X軸，通過對(duì)X軸進(jìn)行深入排查，發(fā)現(xiàn)X軸絲杠由于潤(rùn)滑不足而導(dǎo)致磨損較為嚴(yán)重，絲杠反向間隙較大。X軸采用光柵尺閉環(huán)控制，造成該軸移動(dòng)時(shí)由于負(fù)載變化而影響到移動(dòng)速度波動(dòng)，進(jìn)而影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。更換X軸絲杠后，斜線側(cè)壁表面波紋問題消失（見圖5），故障解決。

圖5 更換X軸絲杠后的工件表面

4 結(jié)束語

影響工件加工質(zhì)量的因素很多，與操作、編程、工裝夾具、刀具及設(shè)備動(dòng)態(tài)特性等都有關(guān)系，遇到此類問題，需要逐一分析和排除。FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測(cè)試功能不僅可以用作加工工件質(zhì)量問題診斷，也是伺服優(yōu)化的一個(gè)重要工具，可依據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行加減速度、速度環(huán)積分時(shí)間及S型加減速時(shí)間相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。掌握該功能的使用方法，不但可以提高設(shè)備維護(hù)人員的技術(shù)水平，還可縮短故障診斷時(shí)間。