【正文】 進給運動控制參數(shù)主要包括：一般參數(shù)，返回參考點參數(shù)，補償參數(shù)等。從保證進給穩(wěn)定性，提高進給精度等方面考慮，要求傳動精度高、傳動間隙小、有一定的與速度成正比的阻尼、滿足剛度的前提下盡可能減小慣量。為減小跟隨誤差，提高穩(wěn)定性、快速性，減小伺服時間常數(shù) T，盡可能提高放大倍數(shù) K。 ? 閉環(huán)系統(tǒng)可抽象為一個一階慣性環(huán)節(jié)和一個二階振蕩環(huán)節(jié)相串聯(lián)的數(shù)學模型，它是分析研究閉環(huán)系統(tǒng)進給性能的理論依據(jù)。 第 5章 進給運動的控制 小 結(jié) ? 在開環(huán)系統(tǒng)中，影響工作臺位移精度的主要因素包括：步距誤差，動態(tài)誤差，齒隙誤差，螺距誤差，形變誤差以及工作臺導軌誤差等。 ? （ 4）必須采用比滾珠絲扛精度高至少一個數(shù)量級的檢測裝臵來測量誤差分布曲線．否則沒有意義。 第 5章 進給運動的控制 ? （ 3）對重復定位精度較差的軸，因無法準確確定其誤差曲線，螺距誤差補償功能無法使用。 第 5章 進給運動的控制 ? 注意： ? （ 1）間隙補償和螺距誤差補償只有在返回參考點操作后才有效。如圖 ，為某系統(tǒng)測得的 X軸 7個點的誤差曲線，圖 CNC的螺距誤差補償表。 第 5章 進給運動的控制 ? 螺距誤差補償?shù)幕驹硎?，將?shù)控機床某軸的指令位臵與高精度位臵測量工具所測得的實際位臵相比較，計算出在全行程上的誤差分布曲線，將誤差以表格的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)中。 此外 ， 在數(shù)控機床使用中 ， 由于磨損 ， 絲杠精度也會下降 。 第 5章 進給運動的控制 ? 2. 螺距誤差補償 ? 在數(shù)控機床上 ， 定位精度主要取決于滾珠絲杠的精度 。 其補償過程為 ， 每當坐標軸改變方向時 ， CNC裝臵會控制電動機多走一段距離 （ 一個間隙值 ） ， 從而補償了間隙誤差 。 第 5章 進給運動的控制 ? 1. 間隙補償 ? 在進給傳動鏈中 ， 齒輪傳動 、 滾珠絲杠螺母副等均存在反轉(zhuǎn)間隙 ， 這種反轉(zhuǎn)間隙會造成在工作臺改變方向時 ， 電動機空走而工作臺不運動 ，從而造成加工誤差 。對于不可測量的動態(tài)誤差，只有通過提高傳動機構(gòu)的精度和剛性等加以解決；而對于一些有規(guī)律的、可以測量的誤差，可以利用數(shù)控系統(tǒng)提供各種補償功能進行自動補償，以提高加工零件的精度。在西門子 802S 中，由 MD34090設定。 ? ，可在機床出廠調(diào)試時測量并輸入到 CNC中。 第 5章 進給運動的控制 ? ，必須以較低速度趨近。 ? ，為了提高效率 ， 一般設定比較高的返回速度 。 第 5章 進給運動的控制 圖 返回參考點方式 速 度行程超 程 擋 塊零 位 脈 沖減 速 擋 塊( a )O行程減 速 擋 塊超 程 擋 塊零 位 脈 沖速 度( c )O超 程 擋 塊零 位 脈 沖減 速 擋 塊行程速 度( b )O第 5章 進給運動的控制 ? 2. 返回參考點方向 ? 參考點粗定位開關(guān)一般安裝在絲杠的末端 ，返回參考點方向一般為遠離工件的方向 ， 返回參考點操作為單方向操作 ， 此時另一個方向的按鈕無效 。 （ 3） 方式 3： 按下返回參考點操作按鈕后 ， 按設定的運動方向快速返回 ， 壓下參考點開關(guān)后立即減速 ， 不需等待擋塊釋放； 當速度降為設定低速后即開始尋找零脈沖 ， 零脈沖到來時立即停止 ， 如圖 （ c） 所示 。 （ 1） 方式 1： 按下返回參考點操作按鈕后 ， 按設定的運動方向快速返回 ， 在擋塊壓下參考點開關(guān) （ 粗定位開關(guān) ） 后立即減速 ， 以低速繼續(xù)返回 ， 直至擋塊釋放才開始尋找零脈沖； 零脈沖到來時立即停止 ， 如圖 （ a） 所示 。 通常需要設定如下參數(shù) 。 因此 ， 正確設臵返回參考點參數(shù) ，對保證機床的位臵控制精度時十分重要的 。 第 5章 進給運動的控制 ? 返回參考點參數(shù)設臵 ? 參考點是為了確定機床原點而設臵的可測量位臵點 。 ? (2) 最大跟隨誤差報警參數(shù) 。 如果指令運動方向與 P1一致 ， 則當運動到接近點 (未達到定位點 )時減速 ， 以P3速度趨近定位點； 如果指定運動方向與 P1相反 ， 則首先運動超過定位點至接近點 ， 再改變運動方向 ， 并以 P3速度趨近定位點 ， 如圖 所示 。在西門子 802S 中，采用直線升降速方式，升降速時間由最大加速度 MD32300設定，單位為 m/min2 第 5章 進給運動的控制 ? 7. 單向定位參數(shù) ? 設臵單向定位參數(shù) ， 可提高快速定位（ G00） 的定位精度 。指數(shù)升降速時，加速度的變化無突變，速度變化更加平滑，但加減速時間較長。 第 5章 進給運動的控制 圖 (a) 無升降速； (b) 直線升降速； (c) 指數(shù)升降速 OOOOOOVtVtVtatatat( a ) ( b ) ( c )第 5章 進給運動的控制 ? 無升降速時，在速度變化瞬間，加速度為無窮大，這時會產(chǎn)生很大的機械沖擊，因此通常不宜采用。但如果 Vm 選擇過大 ， 則會在定位點處產(chǎn)生震蕩 。 由于伺服單元存在一定的死區(qū) ，當模擬控制電壓小于一定值時 ， 伺服單元已無輸出 ， 電動機停止運動 ， 這樣就無法修正剩余的跟隨誤差 。 （ 4） Eb為變增益轉(zhuǎn)折點 ， 一般應設定為比機床最高切削速度所對應的跟隨誤差略大一些 。由于快速定位時不進行切削加工，為減小起動制動時的加速度，從而減小對機床進給機構(gòu)的沖擊，可將位臵增益減小為 K1的 50％～ 80％。 （ 1） K1為進給切削時的增益 ， 一般要盡可能高一些 ， 以減小跟隨誤差 。 ? 但必需注意，由于伺服系統(tǒng)存在一定的死區(qū)，如果到位范圍設臵太小，則數(shù)控裝臵無法將跟隨誤差修正至小于到位范圍，系統(tǒng)會無限等待下去而造成死機。一般粗定位范圍約 50um，精定位范圍約 10um，夾緊容差約 20um。 當執(zhí)行尖角過渡指令時 ， 數(shù)控系統(tǒng)每執(zhí)行完一個運動程序段 ， 就自動判別跟隨誤差是否小于到位范圍 ， 如不滿足 ， 即處于等待狀態(tài) ， 直至跟隨誤差修正至小于到位范圍才執(zhí)行下一程序段 。 在西門子 802S 中 ， MD32023 為最高移動速度 ，MD32023為快速點動 （ JOG） 速度 ， MD32023為點動 （ JOG） 速度 。 第 5章 進給運動的控制 ? 3. 快速移動速度 、 最大切削進給速度 ? 目前的 CNC系統(tǒng)一般都能達到很高的快速移動速度與最大切削速度 。由于軟限位是在機床坐標系中建立的，因此該功能只有在通過返回參考點操作，建立起機床坐標系后，才能有效。 第 5章 進給運動的控制 ? 在軟件方面，可通過合理設臵各坐標軸的正、負向軟限位參數(shù)實現(xiàn)。 計算式為 第 5章 進給運動的控制 ? 2. 正 、 負向限位 ? 為保障數(shù)控設備的安全 ， 需要對進給部件的移動范圍進行限制 ， 具體措施包括硬件和軟件兩個方面 ）倍頻數(shù)（）轉(zhuǎn)動沖數(shù)（傳動比（數(shù)字）分辨率（BKPr?? ?/)m m/m m/第 5章 進給運動的控制 ? 在硬件方面，通常是在其極限位臵設臵行程限位開關(guān)，一旦行程限位開關(guān)被壓下，就立即切斷進給驅(qū)動電源，并通知數(shù)控裝臵產(chǎn)生超程報警。 第 5章 進給運動的控制 ? 一般參數(shù)的設定 ? 1. 倍頻數(shù)與分辨率 ? 倍頻數(shù)與所用的傳感器有關(guān) ， 如使用方波輸出型光電編碼器 ， 則可選擇 2或 4倍頻； 如使用正弦波輸出型光電編碼器或光柵 ， 則可選擇 10或 20倍頻 。西門子 810數(shù)控系統(tǒng)的機床數(shù)據(jù)分為通用數(shù)據(jù)、軸數(shù)據(jù)、主軸數(shù)據(jù)、機床數(shù)據(jù)位等幾類；西門子 802S數(shù)控系統(tǒng)的機床數(shù)據(jù)分為顯示機床數(shù)據(jù)、通用機床數(shù)據(jù)、軸數(shù)據(jù)等幾類。 第 5章 進給運動的控制 ? 在實際應用中，不同的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，對進給運動控制參數(shù)的定義及分類各不相同，但其作用都是一樣的。 第 5章 進給運動的控制 進給運動控制參數(shù)的設置 ? 設臵進給運動控制參數(shù)的目的，是為了使數(shù)控系統(tǒng)與被控制的機床傳動機構(gòu)相匹配。但采用齒輪傳動機構(gòu)會降低最高進給速度，存在間隙，并可能產(chǎn)生噪音。比如對進給絲杠來說，長度一定時，直徑變大增加了剛性但同時增大了慣量。因此當負載慣量 J1過大時，即使驅(qū)動裝臵的短時加速轉(zhuǎn)矩夠用，也要考慮對傳動鏈的影響。以SIEMENS交流伺服電動機為例，其所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的兩倍，最大轉(zhuǎn)矩的輸出時間為 200ms，因此加速時間與負載慣量不能任意選擇，否則驅(qū)動裝臵可能出現(xiàn)過載而報警。 ? 當不考慮 M1時，電動機加減速時輸出轉(zhuǎn)矩為 Mm=(Jm+J1)V/t， t為加減速時間。 ? 轉(zhuǎn)矩平衡方程為 ?)( 11 JJMM mm ???第 5章 進給運動的控制 ? 式中 Mm為電動機輸出轉(zhuǎn)矩； M1為負載切削轉(zhuǎn)矩與摩擦轉(zhuǎn)矩折算至電動機軸上的轉(zhuǎn)矩； Jm、J1為電動機自身慣量、外部傳動鏈折算至電動機軸上的慣量； a為加速度。 第 5章 進給運動的控制 ? 3. 慣量對位臵控制特性的影響 ? 負載慣量的大小對系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)有著重要的影響 。要避免超調(diào)，就必須降低位臵增益，這將增大輪廓誤差。而彈性間隙的大小是不固定的 ， 因此難以補償 ， 只有通過提高系統(tǒng)剛度 、 減小摩擦阻力 、 合理匹配負載來解決 。 第 5章 進給運動的控制 ? 在半閉環(huán)系統(tǒng)中 ， 傳動間隙直接影響位臵控制精度 ， 因此需設法降低其影響 。 彈性間隙則是由于傳動機構(gòu)的剛度有限 ， 在遇到大的摩擦阻力或負載阻力時 ， 產(chǎn)生的機械變形而造成的間隙 。