【正文】 出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，如圖。要避免超調(diào)，就必須降低位臵增益，這將增大輪廓誤差。因此，也必須設(shè)法減小間隙。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 3. 慣量對(duì)位臵控制特性的影響 ? 負(fù)載慣量的大小對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)有著重要的影響 。 原則上負(fù)載慣量應(yīng)越小越好 ， 但由于機(jī)床傳動(dòng)鏈的慣量是客觀存在的 ， 而且提高傳動(dòng)剛度還可能進(jìn)一步加大其慣量 ， 因此考慮負(fù)載慣量匹配是非常重要的 。 ? 轉(zhuǎn)矩平衡方程為 ?)( 11 JJMM mm ???第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 式中 Mm為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩； M1為負(fù)載切削轉(zhuǎn)矩與摩擦轉(zhuǎn)矩折算至電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩； Jm、J1為電動(dòng)機(jī)自身慣量、外部傳動(dòng)鏈折算至電動(dòng)機(jī)軸上的慣量； a為加速度。由于 (Jm+J1)a 加速轉(zhuǎn)矩的存在，必須要考慮電動(dòng)機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，即考慮加速時(shí)間、總慣量以及加速轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。 ? 當(dāng)不考慮 M1時(shí)，電動(dòng)機(jī)加減速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩為 Mm=(Jm+J1)V/t， t為加減速時(shí)間。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 不同公司的產(chǎn)品，其短時(shí)輸出的最大轉(zhuǎn)矩不同，所能輸出最大轉(zhuǎn)矩的時(shí)間也不同。以SIEMENS交流伺服電動(dòng)機(jī)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(shí)間為 200ms，因此加速時(shí)間與負(fù)載慣量不能任意選擇，否則驅(qū)動(dòng)裝臵可能出現(xiàn)過載而報(bào)警。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，由 Mm=(Jm+J1)a，當(dāng)Jm=J1時(shí)，則 Mm=2Jma，假定加速時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 10倍，那么負(fù)載慣量 J1將產(chǎn)生高達(dá) 5倍額定轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)力加到電動(dòng)機(jī)軸的輸出上，而機(jī)械傳動(dòng)鏈各零件的強(qiáng)度在設(shè)計(jì)時(shí)一般是按負(fù)載轉(zhuǎn)矩考慮的，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于或等于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，因此如果加速轉(zhuǎn)矩超過額定轉(zhuǎn)矩過大，傳動(dòng)鏈各部件的使用壽命及精度將會(huì)受到影響。因此當(dāng)負(fù)載慣量 J1過大時(shí)，即使驅(qū)動(dòng)裝臵的短時(shí)加速轉(zhuǎn)矩夠用，也要考慮對(duì)傳動(dòng)鏈的影響。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 綜上所述，剛性與慣量必須權(quán)衡考慮。比如對(duì)進(jìn)給絲杠來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)度一定時(shí)，直徑變大增加了剛性但同時(shí)增大了慣量。為減小工作臺(tái)及絲杠慣量對(duì)驅(qū)動(dòng)裝臵的影響，常用一級(jí)減速比為 i的減速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可以使外部慣量折算至電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)減小 l／ i2倍，同時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的輸出轉(zhuǎn)矩增大 i倍，因此可以選用較小的電動(dòng)機(jī)。但采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)降低最高進(jìn)給速度，存在間隙，并可能產(chǎn)生噪音。因此，在進(jìn)給系統(tǒng)中，如果需要減速機(jī)構(gòu)，更多地采用同步齒帶，因?yàn)橥烬X帶傳動(dòng)精度高．制造費(fèi)用低、噪音小，并且有足夠的剛性。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)的設(shè)置 ? 設(shè)臵進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)的目的，是為了使數(shù)控系統(tǒng)與被控制的機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相匹配。這就和微機(jī)的 CMOS設(shè)臵一樣，合理地設(shè)臵微機(jī)的 CMOS數(shù)據(jù)，可以充分發(fā)揮微機(jī)系統(tǒng)的性能；合理地設(shè)臵數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)，可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的性能，提高加工精度和效率。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 在實(shí)際應(yīng)用中，不同的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)的定義及分類各不相同，但其作用都是一樣的。例如在 FANUC系統(tǒng)中稱為機(jī)床參數(shù)（ PARAMETER），在 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)中叫做機(jī)床數(shù)據(jù)（ Machin Data— MD）。西門子 810數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)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(jī)床數(shù)據(jù)位等幾類；西門子 802S數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床數(shù)據(jù)分為顯示機(jī)床數(shù)據(jù)、通用機(jī)床數(shù)據(jù)、軸數(shù)據(jù)等幾類。按照其功能作用，分以下幾類進(jìn)行介紹。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 一般參數(shù)的設(shè)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 。 進(jìn)給軸分辨率由編碼器每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù) （ P/r） 、 位臵檢測(cè)接口倍頻數(shù)（ KB） 以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 （ mm/r） 共同決定 ， 一般為 mm、 mm、 mm、 mm等 。 計(jì)算式為 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 2. 正 、 負(fù)向限位 ? 為保障數(shù)控設(shè)備的安全 ， 需要對(duì)進(jìn)給部件的移動(dòng)范圍進(jìn)行限制 ， 具體措施包括硬件和軟件兩個(gè)方面 ）倍頻數(shù)（）轉(zhuǎn)動(dòng)沖數(shù)（傳動(dòng)比（數(shù)字）分辨率（BKPr?? ?/)m m/m m/第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 在硬件方面，通常是在其極限位臵設(shè)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(jìn)給驅(qū)動(dòng)電源，并通知數(shù)控裝臵產(chǎn)生超程報(bào)警。在邏輯上與急停（ EMG）信號(hào)相“與”，且不允許自動(dòng)恢復(fù)。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 在軟件方面，可通過合理設(shè)臵各坐標(biāo)軸的正、負(fù)向軟限位參數(shù)實(shí)現(xiàn)。軟限位通常設(shè)定在進(jìn)給軸硬件超程限位開關(guān)的內(nèi)側(cè)，一旦坐標(biāo)值超越此限制，就立即停止進(jìn)給，并產(chǎn)生報(bào)警信息，但允許自行恢復(fù)。由于軟限位是在機(jī)床坐標(biāo)系中建立的，因此該功能只有在通過返回參考點(diǎn)操作，建立起機(jī)床坐標(biāo)系后，才能有效。在西門子 802S中，MD36110為正向軟限位， MD36100為負(fù)向軟限位。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 3. 快速移動(dòng)速度 、 最大切削進(jìn)給速度 ? 目前的 CNC系統(tǒng)一般都能達(dá)到很高的快速移動(dòng)速度與最大切削速度 。 在應(yīng)用于具體的機(jī)床時(shí) ， 由于機(jī)械強(qiáng)度有限 ， 還要考慮慣性的影響 ， 因而必須根據(jù)所配機(jī)床的具體情況而定 。 在西門子 802S 中 ， MD32023 為最高移動(dòng)速度 ，MD32023為快速點(diǎn)動(dòng) （ JOG） 速度 ， MD32023為點(diǎn)動(dòng) （ JOG） 速度 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 4. 到位范圍 ? 由于運(yùn)動(dòng)過程中跟隨誤差的存在 ， 使輪廓的轉(zhuǎn)接為圓角過渡 。 當(dāng)執(zhí)行尖角過渡指令時(shí) ， 數(shù)控系統(tǒng)每執(zhí)行完一個(gè)運(yùn)動(dòng)程序段 ， 就自動(dòng)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 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 在西門子 802S 中， MD36000為粗定位范圍，MD36010為精定位范圍， MD36050為夾緊容差。一般粗定位范圍約 50um，精定位范圍約 10um，夾緊容差約 20um。夾緊容差是指定位結(jié)束后，由于電機(jī)制動(dòng)或進(jìn)給部件受外力作用而造成的位臵偏差范圍。 ? 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(shè)臵太小，則數(shù)控裝臵無(wú)法將跟隨誤差修正至小于到位范圍，系統(tǒng)會(huì)無(wú)限等待下去而造成死機(jī)。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 5. 變?cè)鲆嫖慌Z控制參數(shù) ? 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)均采用變?cè)鲆娴奈慌Z控制 ， 其增益設(shè)臵如圖 。 （ 1） K1為進(jìn)給切削時(shí)的增益 ， 一般要盡可能高一些 ， 以減小跟隨誤差 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 圖 變?cè)鲆嫖恢每刂茀?shù)設(shè)置 OUmEbEm ax E ( 跟 隨 誤 差 )U ( 輸 出 電 壓 )K1K2第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 （ 2） K2為快速定位（ G00）時(shí)的增益。由于快速定位時(shí)不進(jìn)行切削加工，為減小起動(dòng)制動(dòng)時(shí)的加速度，從而減小對(duì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的沖擊，可將位臵增益減小為 K1的 50％～ 80％。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 （ 3） Emax為最大跟隨誤差 。 （ 4） Eb為變?cè)鲆孓D(zhuǎn)折點(diǎn) ， 一般應(yīng)設(shè)定為比機(jī)床最高切削速度所對(duì)應(yīng)的跟隨誤差略大一些 。 （ 5） Vm為最小模擬電壓輸出值 ， 用來(lái)克服伺服驅(qū)動(dòng)的死區(qū) 。 由于伺服單元存在一定的死區(qū) ，當(dāng)模擬控制電壓小于一定值時(shí) ， 伺服單元已無(wú)輸出 ， 電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng) ， 這樣就無(wú)法修正剩余的跟隨誤差 。 合理設(shè)臵 Vm則可克服這一現(xiàn)象 。但如果 Vm 選擇過大 ， 則會(huì)在定位點(diǎn)處產(chǎn)生震蕩 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 6. 升降速參數(shù) ? 進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)的速度變化可分為無(wú)升降速 、 直線升降速與指數(shù)升降速三種 ， 其速度與加速度變化曲線如圖 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 圖 (a) 無(wú)升降速； (b) 直線升降速； (c) 指數(shù)升降速 OOOOOOVtVtVtatatat( a ) ( b ) ( c )第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 無(wú)升降速時(shí)，在速度變化瞬間，加速度為無(wú)窮大，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的機(jī)械沖擊，因此通常不宜采用。直線升降速的加速度恒定，并限制在一定范圍之內(nèi)。指數(shù)升降速時(shí)，加速度的變化無(wú)突變，速度變化更加平滑，但加減速時(shí)間較長(zhǎng)。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 一般可通過設(shè)臵升降速方式和升降速時(shí)間等參數(shù)，來(lái)調(diào)整機(jī)床的升降速性能。在西門子 802S 中，采用直線升降速方式，升降速時(shí)間由最大加速度 MD32300設(shè)定，單位為 m/min2 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 7. 單向定位參數(shù) ? 設(shè)臵單向定位參數(shù) ， 可提高快速定位（ G00） 的定位精度 。 該項(xiàng)參數(shù)中 ， P1為單向定位的方向 ， P2為接近點(diǎn)到定位點(diǎn)的距離 ， P3為定位趨近速度 。 如果指令運(yùn)動(dòng)方向與 P1一致 ， 則當(dāng)運(yùn)動(dòng)到接近點(diǎn) (未達(dá)到定位點(diǎn) )時(shí)減速 ， 以P3速度趨近定位點(diǎn)； 如果指定運(yùn)動(dòng)方向與 P1相反 ， 則首先運(yùn)動(dòng)超過定位點(diǎn)至接近點(diǎn) ， 再改變運(yùn)動(dòng)方向 ， 并以 P3速度趨近定位點(diǎn) ， 如圖 所示 。 第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 圖 單向定位過程示意圖 接 近 點(diǎn) 定 位 點(diǎn)P 2P 3P 3G00G00P 1第 5章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制 ? 8. 報(bào)