BWS伺服在慢走絲加工機床上的應用

4 大慣量伺服系統調試

4.1 系統調試

對于調試過(guò)程可說(shuō)是難點(diǎn)重重，因為客戶(hù)機械整體的負載就非常的大，而且還要在加工的過(guò)程中在加工槽里注滿(mǎn)水，使得負載慣量和負載質(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任何的振動(dòng)，那么伺服控制系統的增益還不能夠過(guò)大，也就是說(shuō)在穩定的響應水平和穩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)的選取就是我們調試的關(guān)鍵。

由于該設備的運行速度不能超過(guò)我們調試軟件估測負載慣量所需的運行速度200rpm，所以只能通過(guò)不斷的試驗，對參數進(jìn)行設置，以找到最佳的增益參數，也就是將伺服參數中跟增益有關(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)行不斷的試驗設置和運行測試，2-00主要作用是保持位置環(huán)控制響應水平的，2-04主要作用是保持速度環(huán)控制響應水平的，這兩個(gè)值是伺服響應的基礎，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)機構的運轉振動(dòng)。

剛剛開(kāi)始調試時(shí)，很快就將伺服的響應水平調整到一個(gè)不使伺服電機運行有振動(dòng)的最高的控制水平，這個(gè)增益水平上伺服電機的運行效果是是伺服系統在 0.5rpm的速度下運行追隨誤差基本保持在2個(gè)脈沖范圍內，但是在運行的某幾個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，會(huì )跳變到3~4個(gè)脈沖。這是慢走絲設備運行不允許的，必須通過(guò)調整伺服的增益來(lái)改善這樣的運行效果，因為這樣的追隨誤差的跳變是由于在某個(gè)運行點(diǎn)上伺服系統的負載情況發(fā)生改變，而由于伺服系統的響應又不夠快，所以才會(huì )出現追隨誤差變大的情況。通過(guò)以上分析，需要實(shí)現的就是提高伺服系統的響應水平又不能使伺服電機運行過(guò)程中出現任何的振動(dòng)。為了既不讓電機振動(dòng)，又提高增益水平，只有將2-03加大降低機構傳動(dòng)的振動(dòng)，才能提高2-04和2-00從而提高伺服系統整體的增益水平位置較高的響應，同時(shí)，還不能把2-03的值調整地過(guò)高，因為它會(huì )影響位置追蹤誤差。

在增調整已經(jīng)很理想的情況下，開(kāi)始安裝工件試切。在試切過(guò)程發(fā)現一個(gè)很異常的現象，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，當時(shí)y軸根本沒(méi)有信號輸入，是不應該有任何移動(dòng)的。出現這樣的情況只有兩種可能，一是有信號干擾，二是發(fā)生了機械振動(dòng)！通過(guò)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！利用我們調試軟件BWS-DDS找到共振頻率，消除共振，調試完成。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

作為加工機床，一定要通過(guò)加工試切來(lái)證明我們的伺服是否能夠滿(mǎn)足慢走絲機床的應用場(chǎng)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~3號加工效果越來(lái)越好，單純從加工效果上看3號的表面光潔度已經(jīng)可以已經(jīng)與原伺服系統17位編碼器的高精度伺服電機的加工效果接近。

圖4 加工試切工件測試

5 結束語(yǔ)

BWS－BBH伺服主要是應用在控制系統中進(jìn)給控制方面，伺服運動(dòng)性能如何，直接關(guān)系著(zhù)工件的加工精度和表面粗糙度?？蛻?hù)原來(lái)使用的是國外知名品牌的伺服系統，其伺服電機是采用１７位高線(xiàn)數編碼器，而B(niǎo)WS伺服系統則采用的是BWS－BＢH系列伺服系統配套使用的ＥＣＭＡ電機，其編碼器僅僅是２５００線(xiàn)的低線(xiàn)數的伺服編碼器。應用BWS伺服系統的慢走絲加工機床的加工精度和表面粗糙度與客戶(hù)原來(lái)采用１７位高線(xiàn)數編碼器的伺服系統的慢走絲機床相差無(wú)幾。從而使客戶(hù)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)品在慢走絲加工機床的市場(chǎng)競爭力。