《制造技术与机床》杂志创刊于1951年,是我国机械工业科技期刊中创刊早、发行量大、影响面广的刊物之一,拥有广泛、专业的读者群体。本刊属中文核心期刊,中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。
机床在紧急停止状态下,设定上述参数,在上述参数正确设置后,需要把机床总电源关闭再重新启动操作。
在进行双电动机调整前必须进行下面确认:
(1)双电动机功能的两个伺服电动机动力线及编码器线路连接正确。
(2)上述参数均设置正确。
(3)主电动机和副电动机的参数1817#6均为0。
(4)主电动机和副电动机的参数2087均为0。
(5)PLC程序中对主、从电动机的限位信号处理已经正确编写。
(6)PLC程序中对主、从电动机的伺服关断信号处理已经正确编写,能够实现主、从电动机分别进行伺服关断处理,为后期调整齿轮及齿条咬合间隙准做备。
(7)PLC程序中对主、从电动机的手轮单独控制这两个轴的信号处理已经正确编写,能够实现主、从电机分别进行手轮控制处理,这是为了后期调整齿轮及齿条咬合间隙准备的。
将紧急停止按下,设置主电动机和副电动机参数1817#6均为1,保持主电动机和副电动机参数2087为0。参数设置正确后,释放紧急停止,利用手轮慢速旋转控制电动机,此时两个电动机会同向旋转。停止手轮移动,主电动机立即停止,而副电动机会保持旋转方向旋转,此为正常现象,原因在于转矩串联功能开通后,主轴和副轴电动机承受负载各为50%,副电动机停止必须保持一定扭矩,在旋转的副电动机上用手施加一定力后副电动机将会停止旋转,力取消后副电动机仍按之前方向进行旋转,欲取消电机旋转需按下紧急停止按钮。分别用手轮控制电动机进行正向和反向旋转,检查两个电动机旋转方向及旋转速度,旋转动作无误后再进行下面的调试操作。
双电动机动作测试完毕,可以将电动机安装在机床上,主和副电动机的安装前后位置没有特别特别要求,但是机械安装精度必须保证如下要求(图2):
(1)齿轮及齿条的安装精度要符合其安装精度要求。
电气测试方法:在不开通转矩串联功能下,将其中一个轴SERVO OFF,单独一个轴在全行程范围移动该轴,确认单独一个轴运行时,全行程范围内负载基本一致,且主、副轴两轴单独运行时的负载也基本一致。通过以上过程可以大概确认:主、副轴电动机所带齿轮和齿条咬合间隙基本一致。
(2)齿轮和齿条咬合间隙要求:如果是直齿,经过多台的调整测试发现其咬合间隙在15~25丝时消除间隙效果明显;而如果时斜齿,其咬合间隙在10~15丝时消除间隙效果明显。
(3)同时要保证主、副齿轮中心到齿条基准面的平行性,即二者中心必须与齿条基准面保持平行。
上述要求机械均达到后进行下面调试。
(1)正向移动该轴,查看两个电动机负载是否一致,不一致需要机械调整。
(2)负向移动该轴,查看两个电动机负载是否一致,不一致需要机械调整。
(3)连续运行一段时间,检查轴反向间隙并记录。
(4)按下紧急停止按钮,设置参数2087,主轴设正数,而从轴设负数,二者数值需要相同,但是有正/负号区分;参数2087正负数值设置规整如下:当主轴电机和副轴电动机反向旋转(参数2022设定的符号相反时)设定值符号相同,当主轴电动机和副轴电动机同向旋转(参数2022设定的符号相同时)设定值符号相反。
在调试开始时2087参数要尽量设定一个较小值,但是,其设定值要大于静摩擦转矩才能发挥较明显的消间隙效果。所以齿轮、齿条安装不宜过紧,否则会增大静摩擦力,预负载消间隙功能不能合理发挥作用。
(5)参数2087设置后,释放紧急停止按钮,此时主、副轴的负载值将会发生变化,一个正向增加,另一个轴负向增加;如果二者负载值没有发生变化,说明设置的预负载值偏小;如果设置后数值很大,则说明设置的预负载值偏大。
(6)在预负载值设定后,机床运行可能会产生振动,此时需要配合使用速度反馈平均功能及衰减补偿功能,来抑制机床产生的振动。
需要设置参数2008#2为1(此参数仅设定主轴);设置参数2036(参数分为主轴和副轴),此参数根据机床实际振动进行调试。
参数2036为衰减补偿增益Kc(ABPGL),主轴在4000~19000之间调整(经验值,仅供参考),副轴在200~600之间调整(经验值,仅供参考)。
对应振动调整,也可以通过先带负载对两个电动机分别进行相应的伺服优化来进行调整,但是在实际调整中发现,小拖动负载机床可以进行,大拖动负载机床不建议进行此步优化,优化后有可能会起到反作用。具体是否需要进行优化需要根据机床实际情况来判断,本处说明仅供参考。
(7)连续运行、高速运行、低速运行,观察运动时候是否有震动。如果机床运行中产振震动,需要调整参数2036及速度环路增益、位置环路增益、TCMD滤波器等参数,但是以调整参数2036效果更明显。
(8)把参数2087设置到一个合理范围内,控制主或副轴的最大负载不要超过35%。
需要注意的是,虽然FANUC系统提供了本文介绍的转矩串联功能,来消除机械传动误差,但是由于机械结构等特性,使用此功能并不能彻底消除机械传动误差,为使机床达到真正的无传动误差,则需要使用高精度光栅尺来实现全闭环控制。本文介绍调试仅是基于半闭环情况,对于全闭环调试与此基本相同,仅在消除运行或停止中产生振动的方法不同。
在笔者公司YHMC-G系列机床使用此功能调试过程中,总结出此功能调试中极易出现问题如下:振动调试比较难、消除间隙功能不明显、换向有振动。
针对上面问题,可以从以下方面进行解决:转矩串联轴的工作特性受齿轮、齿条的咬合特性影响非常大,如果主轴齿轮和副轴齿轮这两个齿轮与齿条的咬合特性不一致时,将会造成转矩串联轴运动时有振动,换向冲击明显;如果主轴齿轮和副轴齿轮这两个齿轮与齿条的咬合过紧,此时使用预负载功能消除间隙,将不能有效发挥作用。
(1)为达到上述要求,系统可以进行下述工作:
①首先在转矩串联控制的两轴安装后,确认齿条安装是否合适。关闭转矩串联功能,单独一个电机全行程范围内,移动机床,观察电机的负载在全行程内是否一致。
②两个齿轮安装和齿条的咬合是否一致。
开通转矩串联功能后,确认在全形成范围内,两轴负载是否基本一致。
③在设定完预负载值后,确认主、副轴的电流是否相反,则可以确认电动机是否已经撑开。否则需要加大预负载设定值,只有在预负载设定值大于静摩擦转矩值时,才能保证消间隙功能正常生效。
(2)同时,机械安装上需要注意以下几点:
①齿条与齿轮咬合间隙偏差最好不要不超过3丝。此处安装好坏会决定电机两个方向运行特性,也就决定了换向震动的程度。
②齿轮平面度不超过2丝(以导轨面为基准面测量)。
③齿条全长直线度、垂直度要控制得非常好,尤其是垂直度。
④单轴全程双向运行负载不超过35%,负载变化控制在5%以内。
⑤双电动机全程双向运行负载不超过10%,负载变化控制在5%以内。
⑥导轨平行度、曲面度也要保证好
上述仅是笔者在机床实际调试过程中总结出来的经验。但是由于各种机床机械特性不同,上述方法也会有所区别,这里仅供参考。
本文介绍的调试方法在笔者公司生产的YHMC-G系列龙门机床调试中已经推广,极大简化了电气及机械的调试周期,为公司机床快速交机及机床稳定运行提供了保证。同时,经过此种方法调试的机床在用户现场也一直保持极高的稳定性能。
作者:裴俊朋等
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