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HNC8型系統(tǒng)剛性攻絲調試技術
簡介：本文主要針對HNC818系統(tǒng)剛性攻絲調試做出分析。首先，了解HNC8型系統(tǒng)中有關于剛性攻絲的參數(shù)。再利用HNC8型專用的SSTT軟件，對主軸與攻絲軸同步誤差進行測量。根據(jù)檢測的圖形進行參數(shù)調節(jié)，達到高速、高精、高效剛性攻絲。最后，我們得出一套完整的剛性攻絲調整方案。
關鍵詞：
?????? 剛性，同步誤差
軟件版本：
????? 系統(tǒng)軟件：ncu110及以上；
????? 伺服版本：2.2及以上
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一、 影響剛性的參數(shù)
?????? 剛性攻絲前，先指定主軸的轉速“S”，然后調用固定循環(huán)G84，進行以“S”為C軸轉速的剛性攻絲動作，Z軸的進給速度“F”由C軸轉速“S”計算出來，因此，此時8型系統(tǒng)中影響剛性攻絲剛性的參數(shù)如下：
C軸參數(shù)（5號軸）
?1) 參數(shù)號105038：加工加減速時間常速
????? 該參數(shù)單位為毫秒，指定了C軸由0弧度/分加速到1000弧度/分或由1000弧度/分減速到0弧度/分所應用的時間。
????? 因為1弧度= 180/π 度≈ 57.296度，電機每轉一圈為360度，因此在沒有主軸減速比設計的機床中，該參數(shù)相當于設定了主軸由0轉/分加速到57.296*1000/360 ≈159轉/分所用的時間。
???? 由于8型所配置的標準主軸電機由0加速到3000轉/分需要用時300毫秒，該參數(shù)的理想值為19，但由于電機在極限設置下不夠穩(wěn)定，應稍微偏大，因此該參數(shù)在剛性攻絲時候設置為32。
?2) 參數(shù)號105039：加工加減速捷度時間常速
????? 該參數(shù)單位為毫秒，指定了軸加工運動（G01、G02等）時加速度從0增加到1弧度/或從1弧度/減小到0的時間。該參數(shù)默認值為16，剛性攻絲時適度加大該參數(shù)來達到更好的效果。
驅動器中影響剛性攻絲剛性的參數(shù)如下：
C軸驅動器參數(shù)
?1） 參數(shù)號105200：位置控制比例增益
?????? 功能及設置：
?????? ①定C軸模式下位置環(huán)調節(jié)器的比例增益。
?????? ②設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調。
?????? ③參數(shù)數(shù)值由具體的主軸驅動單元型號和負載情況確定。
?2） 參數(shù)號105242：位置控制方式速度比例增益
??????? 功能及設置：
??????? ①設定C軸模式下速度調節(jié)器的比例增益。
??????? ②設置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的主軸驅動系統(tǒng)型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。
??????? ③在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。
Z軸驅動器參數(shù)
?1） 參數(shù)號102200：位置比例增益
??????? 功能及設置：同C軸105200參數(shù)
?2）參數(shù)號102202：速度比例增益
?????? 功能及設置：同C軸105242參數(shù)
?3）參數(shù)號102232：轉矩指令濾波時間常數(shù)
?????? 功能及設置：
?????? 增大102202速度比例增益后，如果機床產生震動，可適當增加該參數(shù)來消除震動。
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二、剛性攻絲的調整方向
????? 在機床不震動的情況下將Z軸驅動器102200及102202號參數(shù)盡可能調大，產生震動后可調節(jié)102232濾波參數(shù)來消除震動。將Z軸調整到最剛時，將C軸參數(shù)調整到與Z軸相搭配，如果C軸無法達到Z軸的狀態(tài)，則將Z軸稍微調軟來配合C軸，將同步誤差調到最小。
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三、華中8型伺服調整工具SSTT的應用
?采集剛性攻絲的同步誤差的步驟：
?1） 單擊按鈕連接到NC。
?2） 單擊按鈕彈出采樣設置窗口。
?3） 增加Z軸的實際位置采樣為通道1，如圖：
?4） 增加C軸的實際位置采樣為通道2，注意填入螺距。
?5） 通道添加完成，如下圖：
?6） 單擊按鈕彈出曲線設置窗口。
?7） 設置曲線1類型為同步誤差，輸入1和輸入2分別為通道1和通道2，如下圖：
?8） 單擊開始采樣（請確保此時NC正在運行剛性攻絲程序），得到剛性攻絲同步誤差圖如下：
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四、華中8型剛性攻絲調整步驟
?1) 位置比例增益的調整（同步誤差）
????? 位置比例增益參數(shù)設置越大，則電機的跟隨性越好，既跟蹤誤差越小。剛性攻絲時，同步誤差由以下公式得出：
????? 同步誤差=Z軸實際位置–C軸實際位置*（螺距/360）——公式1
????? 不難看出，當Z軸與C軸實際位置與指令位置的差值，既跟蹤誤差滿足如下公式時，同步誤差最小
????? Z跟蹤誤差=C跟蹤誤差/360*螺距——公式2
????? 按照以上公式先調整Z軸與C軸的位置比例增益參數(shù)，使同步誤差達到最小的狀態(tài)，如下所示：
圖1-同步誤差稍大
????? 如圖1所示，同步誤差顯示最大值為
????? 由于測試機床主軸反饋值取反，M3絲錐螺距為0.5，因此圖中所示波形可根據(jù)公式1驗證，該同步誤差是由于C軸快于Z軸所致，通過加大Z軸位置比例增益后，同步誤差得到改善，如下圖所示：
圖2-同步誤差得到改善
????? 剛性攻絲時，一般情況下，Z軸及C軸該參數(shù)設定的值大小相同，或相差不多。
?2) 速度比例增益的調整
???? ?該參數(shù)設置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅動系統(tǒng)型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。
????? 圖1及圖2中出現(xiàn)的正旋波為Z軸電機特性，與電機的極對數(shù)相關，電機每轉一圈產生極對數(shù)個正旋波，該正旋波的幅值也可通過加大速度比例增益減小。
??????加大速度比例增益參數(shù)后的圖形如下：
圖3-Z軸特征賦值得到改善
?3) 剛性攻絲的調整
???? 1：Z軸
????? 加大Z軸的位置比例增益及速度比例增益將Z軸調整到相對較剛的狀態(tài)，調整時，先將Z軸位置比例參數(shù)設置到800左右，如不發(fā)生震動，則將速度比例增益設置分次增加，如發(fā)生震動，則適當增加轉矩指令濾波時間常數(shù)的值來消除震動（一般設置值不超過5），如震動無法消除，則適當降低Z軸速度比例增益參數(shù)的值，消震后，分次調高Z軸位置比例增益值到1200左右，如發(fā)生震動，則適當降低Z軸位置比例增益，消除震動為止。
????? 2：C軸
????? Z軸設置完成后，將C軸的位置比例增益參數(shù)設置成與Z軸相同值，速度比例增益適當增加到與Z軸速度比例增益相同大小，如發(fā)生震動或嘯叫，則減小C軸速度比例增益值。
????? 3：過沖的的調整
????? 按照如上步驟進行參數(shù)配置后，進行高速（s3000）剛性攻絲空跑測試，如果C軸出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，需修改系統(tǒng)參數(shù)中的加減速時間常數(shù)來調整。適當加大C軸加減速時間常數(shù)可以明顯改善過沖現(xiàn)象。按照8型配置的標準主軸電機特性，該值推薦設置為32。
????? 4：加工加減速捷度時間常數(shù)
????? 在運動規(guī)劃方式1下，適當加大C軸加工加減速捷度時間常數(shù)，可以使剛性攻絲在孔底反向加速時更加平滑，沒有速度突變現(xiàn)象，該參數(shù)推薦值為32，可適度增加。
通過上述調整過程，我們得到一個相對完美的剛性攻絲同步誤差圖形，如圖4：
圖4-剛性攻絲同步誤差
????? 圖中同步誤差的最大值為
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五、結束語
?綜上所述，使用華中8型伺服調整軟件進行剛性攻絲調試，調試效率高，調試結果準確。調試后的數(shù)控機床能實現(xiàn)高速、高效和高精度剛性攻絲。
