FANUC伺服调整教材

伺服调整教材www.bj-fanuc.com.cn.单元一.伺服规格及初始化二.伺服功能介绍及手动调整四.SERVOGUIDE软件使用及调试方法三.高速高精度调整五.伺服调整实例分析.目录第一章：伺服规格及初始化一、FANUC伺服系统的组成及配置二、放大器及电机种类和特性三、FSSB连接及设定四、伺服参数初始化第二章：伺服功能介绍及手动调整一、伺服概要二、伺服调整画面及手动调整第三章：高速高精度设定一、高速高精度功能介绍二、AIAPC/AICCI功能及参数设定三、使用一键设定改善伺服精度.目录四、自动增益调整五、加工条件选择功能第四章：SERVOGUIDE软件的使用及调试方法一、ServoGuide软件介绍二、ServoGuide连接三、ServoGuide调整步骤第五章：伺服调整实例分析一、工件表面光洁度调整案例二、加工工艺对工件的影响案例三、机械问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 对工件的影响案例.第一章伺服电机规格及初始化高速高精度电机规格手动调整Servoguide案例分析.一、FANUC伺服机构的组成及配置第一章伺服电机规格及初始化.第一章伺服电机规格及初始化二、各类伺服放大器规格和电机的特性最高驱动性能、高可靠性的伺服、主轴系统适用于所有的工作机械输出功率范围宽、转速范围大FANUC系列0i-D30i/31i/32iai系列SV:伺服模块SP:主轴模块PS:电源模块1、ai系列.aiS500/2000HVaiS200/2500aiS2000/2000HVaiS3000/2000HVaiS1000/2000HVaiS100/2500HVaiS200/2500HVaiS300/2000HVaiS50/3000HVaiS40/4000HVaiS100/2500aiS300/2000aiS50/3000aiS500/2000aiS22/4000aiS30/4000aiS40/4000aiS22/4000HVaiS30/4000HVaiF12/3000aiF22/3000aiF30/3000aiF40/3000aiF12/3000HVaiF22/3000HVaiF1/5000aiF2/5000aiF8/3000aiF4/4000转矩Nm法兰尺寸124812aiS2/5000,/60004aiS4/5000aiS8/4000,/6000aiS12/4000130mm90mmaiS8/4000HV,/6000HVaiS12/4000HVaiS2/5000HV,/6000HVaiS4/5000HVaiF4/4000HVaiF8/3000HV380mm1222304050100200300265mm174mm500100020003000500mm200V400V200V400V高速、高输出、高可靠性最适合工作机械注塑成型机、电动冲压机部分型号列表第一章伺服电机规格及初始化.总连接示意图αiSERVOAMP.第一章伺服电机规格及初始化.2、βi系列iSVSP放大器主轴伺服一体型结构紧凑　高性价比节省能源　电源再生制动iSV放大器双轴/单轴iSV放大器单轴第一章伺服电机规格及初始化.外形紧凑适用于小型机械电机平滑旋转实现高精度切削高可靠性、高性价比小型·高分辨率的βi脉冲编码器（131,072/rev）ID信息、温度信息输出到CNC部分型号列表第一章伺服电机规格及初始化βis2/4000βis4/4000βis8/3000βis12/2000βis12/3000βis22/2000βis22/3000βis30/2000βis40/2000额定输出(kW)0.50.751.21.41.82.53.03.03.0堵转转矩(Nm)23.57111120202736最高转速(1/min)400040003000200030002000300020002000驱动放大器(Ap)202020204040808080脉冲编码器ABS131,072/rev.FSSBis伺服电机I/OLinki伺服放大器机床操作盘分散I/O模块iSVSP放大器总连接示意图iI主轴电机is伺服电机第一章伺服电机规格及初始化.追加分离型 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 单元后可以使用全闭环iS伺服电机iI主轴电机FSSB光栅尺FSSBSDUiSVSP放大器第一章伺服电机规格及初始化.三、FSSB连接及设定FSSB是指发那科串行伺服总线。从硬件角度看是主板上的轴卡向伺服放大器发出的指令线。硬件连接之后需要设定相应的参数才能够完成通讯。FSSB连接步骤：①设定1902#0#1=0#1：ASEFSSB的设定方式为自动设定方式时0：自动设定未完成。1：自动设定已经完成。#0：FMD0：FSSB的设定方式为自动方式。1：FSSB的设定方式为手动方式。第一章伺服电机规格及初始化.②按伺服电机连接顺序设定参数1023的值。设定控制轴为放大器连接的第几个伺服轴，通常控制轴号与伺服轴号设定相同。①③②④⑤NC光缆XYCZBSVMSVMSVM第一章伺服电机规格及初始化.③断电，再接通。④FSSB设定结束，参数1902#1会自动变为1。FSSB的放大器设定画面。按下功能键，按扩展，按下FSSB如FSSB连接有问题，可结合此画面进行确认。手动设定方法参照伺服参数说明书。第一章伺服电机规格及初始化.四、伺服初始化伺服初始化是在完成了FSSB连接与设定的基础上进行电机的一转移动量以及电机种类的设定。伺服电机必须经过初始化相关参数正确设定后才能够正常运行。设定参数3111后，伺服设定画面能够显示。#0：SVS0：不显示伺服设定/调整画面。1：显示伺服设定/调整画面。第一章伺服电机规格及初始化.按下功能键，按扩展，按下，伺服设定画面显示如下第一章伺服电机规格及初始化.1、初始化设定位设定初始化设定位#1：DGP0：进行伺服参数的初始设定。1：结束伺服参数的初始设定。初始化设定完成后，第一位自动变为1，其他位请勿修改。此参数修改后，会发生000号报警，此时不用切断电源，等所有初始化参数设定完成后，一次断电即可。第一章伺服电机规格及初始化.2、设定电机代码伺服电机名牌上有规格号，根据规格在伺服电机参数说明书中查电机代码进行参数设定。第一章伺服电机规格及初始化电机标牌.HRV控制为了提高伺服装置的性能和实现数控系统的功能，FANUC对控制不断改进。其中最重要的控制功能为HRV控制。HRV是“高响应矢量”(HIGHRESPONSVECTOR)的意义。所谓HRV控制是对交流电机矢量控制从硬件和软件方面进行优化，以实现伺服装置的高性能化，从而使数控机床的加工达到高速和高精度，是提高系统伺服性能的重要指标。设定电机代码时要考虑到HRV控制类型。第一章伺服电机规格及初始化.部分伺服电机代码表（HRV2控制）ais系列βis系列第一章伺服电机规格及初始化.3、按照下标设定AMR*CMR误差计数器伺服环增益设定单位CNC插补指令n/mPC分离型位置检测器4、按照下标设定CMR放大器电机检测单位最小移动单位第一章伺服电机规格及初始化.（1）CMR计算公式CMR=最小移动单位（CNC侧）检测单位（伺服侧）（2）指令被乘比设定值：CMR为1~48时设定值=CMR*2CMR为1/2~1/27时设定值=1/CMR+100当指令和电机输出为1倍关系时，参数值设为2。通常情况下，此参数设定值为2。（参数1820设定为2）第一章伺服电机规格及初始化.5、由电动机每转的移动量和“进给变比”的设定，确定机床的检测单位。进给变比N=电机每转的反馈脉冲数=电机每转移动量/检测单位进给变比M100万100万不论使用何种脉冲编码器，计算公式相同。M、N均为32767以下的值，分式约为真分数。例：电机每转的移动量：12mm/rev(当减速比1：1时为丝杠螺距)检测单位：1/1000mmN=12/0.001=12000=12=3M100000010000001000250第一章伺服电机规格及初始化.6、“移动方向”的设定（机床正向移动时伺服电机的旋转方向的设定）设定的旋转方向应该是从电机轴这一侧看的选装方向。第一章伺服电机规格及初始化.7、设定“速度脉冲数”和“位置脉冲数”。第一章伺服电机规格及初始化.8、“参考计数器容量”的设定。返回参考点的（零点）的计数器容量，用栅格（电机的一转信号）设定。通常，设定为电机每转的位置脉冲数（或其整数分之一）。例如：电机每转移动12mm，检测单位为1/1000mm时，设定为12000（6000，4000）参考计数器容量不为整数时的处理方法（例）丝杠螺距：20mm减速比：1/17检测单位：1μ电机每转需要脉冲数为20000/17个。第一章伺服电机规格及初始化.参考计数器容量为分数时的设定方法上例中，参数1821设定20000，参数2179设定为17。参考计数器容量设定为约数时，栅格点的位置会有电机一转以内的偏差，使用改变检测单位的方法对栅格点误差进行补偿。第一章伺服电机规格及初始化.设定值汇总：电机每转移动12mm，设定单位为1/1000mm时的设定例。第一章伺服电机规格及初始化.9、切断电源，再接通。10、在伺服设定画面，确认初始设定位为1，即设定完成。①按下②按扩展键数次③按下软键初始化设定位第一章伺服电机规格及初始化.第一章伺服电机规格及初始化.11、全闭环的连接及参数11.1、光栅尺（针对TTL信号）的反馈信号电缆连接到分离型检测单元的JF10x接口上。FANUC系统可以用TTL、1VPP、FANUC串口信号光栅尺，此处介绍TTL信号情况。第一章伺服电机规格及初始化.11.2、设定参数#1：OPT0：使用电动机内置的脉冲编码器检测位置。1：使用直线尺检测位置。FSSB轴设定画面[系统]-[›]-[FSSB]使用分离式检测器接口单元时，在M1和M2上设定对应各轴的连接器号。不使用分离型检测器接口单元的轴，设定0。使用分离式检测器的轴，设定参数1815#1=1。第一章伺服电机规格及初始化.11.3、伺服设定画面[系统]-[›]-[伺服设定]全闭环和半闭环伺服设定画面相同，柔性齿轮比等几项参数设定不同。第一章伺服电机规格及初始化.11.4、柔性齿轮比N/M的计算进给变比N=电机每转的反馈脉冲数进给变比M电机每转由直线尺输入的反馈脉冲数=电机每转移动量/检测单位电机每转由直线尺输入的反馈脉冲数例：直线尺的A/B相每1个脉冲：5/10000mm(检测单位0.5μ)电机每1转移动量：12mm/rev检测单位：1/1000mmN=12/0.001=1M12/0.00052第一章伺服电机规格及初始化.11.5、位置反馈脉冲数的设定例：电机每转，分离型检测器输入的反馈脉冲数设定。电机1转移动量：12mm每1个脉冲分辨率：0.5μm位置反馈脉冲数=12/0.0005=24000位置反馈脉冲数超过32767时，可以使用位置反馈脉冲变换系数。第一章伺服电机规格及初始化.实际“位置反馈脉冲数”是位置反馈脉冲数（参数2024）和位置反馈脉冲系数的乘积。例：电机1转移动量：16mm每1个脉冲分辨率：0.1μm位置反馈脉冲数=16/0.0001=160000（》32767）=10000*16参数2024=10000参数2185=16当使用ai脉冲编码器时，此参数尽量设定为2的乘方值（2、4、8、16等），软件内部处理的位置增益将更加准确。第一章伺服电机规格及初始化.如果使用FANUC 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的串行旋转编码器，每转100万个脉冲分辨率，用下式计算：位置反馈脉冲数=12500*电机和工作台之间的减速比（例）电机和工作台之间的减速比为1：10位置反馈脉冲数=12500*（1/10）=1250第一章伺服电机规格及初始化.11.6、参考计数器容量的设定直线尺的参考标记只有1个时，可以设定任意值。设定值=30000（或任意）直线尺的参考标记有两个以上时，设定值为参考标记间隔的整数分之一。设定值=10000、20000等第一章伺服电机规格及初始化.检测单位改变时，移动指令中的位置偏差极限值（1828）等和检测单位相关的参数也要重新设定。11.7、切断电源，再接通。11.8、用手动进给方式移动机床，确认机械动作。第一章伺服电机规格及初始化.第二章伺服功能介绍及手动调整高速高精度电机规格手动调整Servoguide案例分析.第二章伺服功能介绍及手动调整一、伺服概要1、伺服调整目的：提高定位精度，提高工件光洁度，缩短加工时间。2、伺服的控制.第二章伺服功能介绍及手动调整3、位置控制位置指令积分器位置增益VCMD柔性进给变比PC串行PC分离型位置检测器位置增益(伺服环增益)(PG)设定单位:0.01s根据机械系统的响应性能(跟踪性)进行设定-11825.第二章伺服功能介绍及手动调整伺服时间常数[s]=1/位置增益标准设定值=5000伺服时间常数=1/50=0.02[s]等价于约20ms的时间常数时间速度伺服时间常数移动指令输入电动机的指令.第二章伺服功能介绍及手动调整4、速度控制速度控制就是用指令的速度驱动伺服电动机回转。由于伺服电动机的轴端拖有机械负载,所以电动机轴本身的动作特性还取决于机械系统的响应特性，即是受伺服电动机与机械系统的负载之比左右的。用位置控制输出的电动机速度指令(VCMD)控制伺服电动机的速度。当然,对伺服电动机来说,当机械系统的负载小时,，就可少考虑机械系统的负载。.第二章伺服功能介绍及手动调整用位置控制输出的电动机速度指令（VCMD）控制伺服电动机的速度半闭环/全闭环都是由电动机内置的脉冲编码器提取速度反馈信息。速度环积分增益(PK1V)参数2043:用速度环的低频增益,决定伺服的响应性能(单脉冲进给的响应速度等).保持稳定的范围越大,则伺服特性就越好。值达到2倍时增益也达到2倍;过大时就发生振动。速度环比例增益(PK2V)参数2044:是速度环的比例增益是高频增益。.负载惯量比(LDINT):电机的惯量和负载的惯量比，直接和机床的机械特性相关。补偿增益在补偿回路中，有下列4种功能。设定值=[负载惯量/转子惯量]x256改变负载惯量比时，内部使用的积分增益（K1）和比例增益（K2）可用下面的比率进行调整。积分增益（K1）=PK1Vx(1+LDINT/256)比例增益（K2）=PK2Vx(1+LDINT/256)第二章伺服功能介绍及手动调整.5、速度环的调整设定整个速度环的增益与负载惯量比(PARAM2021)的关系如下所示增益值={[(PRM2021)+256]/256}x100[%]可通过PRM2021改变速度环增益无负载时(单独电机)PRM2021=0，速度增益为“100”[%]负载与电机惯量有相同的负载时PRM2021=256，速度增益为定“200”[%]第二章伺服功能介绍及手动调整.6、电流环控制电流环是伺服控制的内环，用于稳定电机的电流，它的输入是速度环的输出，反馈是来自电机动力线的反馈，除此以外，电流控制是完成交流电机的三相电流的转换控制。通过驱动器调控三相电压(或者电流),在额定电流之间按需分配。伺服系统通过坐标变换,将每相电流转换成施加给转子的扭矩,就可以控制电机的速度。通过检测器检测出相电流,反馈给伺服给定,就构成了速度的闭环控制。转子位置检测信号控制逆变器的触发换相,从而实现闭环的频率控制。第二章伺服功能介绍及手动调整.时间速度时间加速度由于加速度急剧变化,容易出现冲击7、加减速功能加减速功能具有下面2个功能加减速插补后加减速插补前加减速第二章伺服功能介绍及手动调整0IC0ID内容参考值14201420快速进给速度(mm/min)600016201620快速进给直线形加减速时间常数(ms)80.插补后快速进给钟形加减速与快速进给时的加减速控制为直线形的情况相比,由于加减速动作开始与结束时的速度变化是平滑的,所以对机械系统的冲击要比直线型加减速小第二章伺服功能介绍及手动调整.第二章伺服功能介绍及手动调整.切削进给时，为了在程序段与程序段连接处对切削面没有影响，需要进行平滑加减速，所以通常采用指数 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 形加减速。注意：FL速度设定得太高，则电动机停止时会急速停止，产生较大冲击。另外，使用FL速度进行圆切削时会发生圆轮廓变形，故这种情况请不要使用。第二章伺服功能介绍及手动调整0IC0ID内容14221422切削进给的最大切削进给速度(所有轴共用)(mm/min)14301430各轴切削进给的最大切削进给速度(mm/min)16221622切削进给的指数函数形加减速时间常数(ms)16231623切削进给的指数函数形加减速的FL速度(mm/min).取代指数函数形而与快速进给时一样,对切削进给进行直线形加减速.为此,与指数函数形相比,可以缩短加减速时间和减小形状误差。第二章伺服功能介绍及手动调整.在插补的数据上附加2次曲线加减速.由于开始加速与接近到达指令速度之间的速度变化是平缓的,所以可以进行像指数函数形那样的平滑的加减速.与指数函数形相比,可缩短加减速时间,与直线形相比,可进一步减小加减速引起的形状误差.#1(CTB)1:插补后切削进给的加减速为钟形加减速第二章伺服功能介绍及手动调整0IC0ID内容参考值16221622插补后切削进给的钟形加减速时间常数(ms)CTBCTL0IC1610CTBCTL0ID1610.考虑到各种各样机械系统的需要，在速度控制方面 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了I-P控制和P-I控制两种控制方式。I：是Integral（积分）的简略，P：是Proportion（比例）的简略。8、PI与IP控制I-P控制结构第二章伺服功能介绍及手动调整.TCMD指令是由VCMD发出的指令经积分并乘上PK1V的积分增益后而形成的。用TCMD指令驱动电动机和机床运转,并通过装在电动机内的脉冲编码器将速度反馈(Vf),对PK2V的比例积分增益分量作差运算求出TCMD。因此,在I-P控制中,是先从积分项开始处理,之后再进行比例项的处理,即由于是按照积分项比例项的顺序处理的,故称为I-P(积分-比例)控制。第二章伺服功能介绍及手动调整.当然,实际中,机床开始起动有一定的延迟时间,这段时间通常是在TCMD中考虑的。另外,在机床运行中,对VCMD还要与速度反馈(Vf)分量进行减法运算。在I-P控制中,TCMD如下图所示：所以,可以认为I-P控制通常是为响应性能比较好(机械刚性高)的小型机械设计的。第二章伺服功能介绍及手动调整.P-I控制结构PI控制具有如图所示的控制结构除了在积分器的上部配置了PK2V(比例增益）外，其余结构与前面的I-P控制完全相同。因此，与PI控制的区别特征就是有无上部的PK2V的处理。在PI控制中，由VCMD经此PK2V，先形成TCMD指令，由此驱动电动机和机床运转。此后，在通常的传递中，经由积分器，PK1V形成TCMD指令。所以，PI控制是首先处理比例项，此后进行积分项的处理，是按比例项→积分项的顺序处理的，所以称为PI（比例→积分）控制。第二章伺服功能介绍及手动调整.PI控制中，TCMD如下图所示所以，可以认为，PI控制通常是为响应性能不太好（机械刚性低）的大型机械设计的。为此，利用该特性，收到速度指令后，可在比较短的时间里获得大转矩，所以在刚性高的机械（通常的小型机械等）上使用时也用来改善起动时的转矩上升特性。第二章伺服功能介绍及手动调整.#3(PIEN):0:速度控制方式,使用I-P控制1:速度控制方式,使用PI控制设定值=(负载惯量/转子惯量)x256相关参数第二章伺服功能介绍及手动调整PIEN2003负载惯量比(LDINT)2021速度环积分增益(PK1V)2043速度环比例增益(PK2V)2044.二、伺服调整画面及手动调整方法1、按下功能键，按扩展，按下，伺服调整画面显示如下我们可以借助伺服调整画面对位置环、速度环增益进行调整，观察监视画面可帮助我们了解电机的工作状态。手动调整前一般先进行一键设定，详细方法详见第三章。第二章伺服功能介绍及手动调整.2、计算速度增益（对应参数2021）设定值是假定电机与机床处于刚性联结（完全连接）的状态。实际机床因刚性、摩擦、间隙等因素影响，往往与计算值有出入。电机不带负载时设定100。第二章伺服功能介绍及手动调整.先设定速度增益为100（参数2021=0），每次增加100（或50），具体要根据电机大小和负载决定。直到电机出现振动。此时停止增大增益。一般情况下，设定值为此时设定值的70%。手动调整速度增益第二章伺服功能介绍及手动调整.3、调整位置环增益第二章伺服功能介绍及手动调整.确认画面显示的位置环增益，一般情况下应该和参数1825设定值一致。位置增益(伺服环增益)(PG)设定单位:0.01s根据机械系统的响应性能(跟踪性)进行设定进行插补的各个伺服轴位置环增益必须设定一致，只做定位控制的伺服轴位置环增益可以不同。位置环增益手动调整对于位置环增益，直接影响工件的精度，半闭环建议设定为5000，全闭环推荐值3000。如果机床不振动可参照次数值设定，如有振动可适当减小。第二章伺服功能介绍及手动调整1825.4、测定电机的负载电流显示值是额定电流的百分比。伺服电机的实际电流显示在伺服调整画面的右下方，可用来测定电机在轴移动和停止时的电流值。以一定速度驱动轴移动，测定实际电流。在以一定速度移动或停止时，负载电流一般不超过100%，当负载电流超过100%时，必须按照伺服电机规格说明书中规定的过载断续运行时间运行。停止时电流显示是实际电流的1~0.86倍。第二章伺服功能介绍及手动调整.5、手动调整快速时间常数的方法快速运行，主要考虑冲击，时间常数设定的过小，则冲击太大；时间常数设定的过大，加速太慢，效率又过低。G00运行时，优先考虑冲击，尤其是大型机床。①观察伺服调整画面，在快速移动加减速时电流的百分比不能过大由于快速移动开始的瞬间冲击最大，必须合理设定加减速时间参数。例如：某电机的额定电流为20A，最大电流为40A，则在加减速时，观察电流值，不得超过40A为宜，或者百分比不超过40/20*100%=200%可以通过观察伺服调整界面，手动调整快速移动时间常数，主要有以下三种方法：第二章伺服功能介绍及手动调整.②观察伺服调整画面，建议空载情况下，在快速移动平稳运行的过程中，电流的百分比不超过30%（水平轴最大不超过50%）和快速移动开始瞬间的情况不同，平稳运行时属于长时间工作，必须保证电流不能过大。③观察伺服误差，快速移动开始的时候DGN300的值不能太大。设定完成后可用手动触摸机床，感觉一下冲击是否在合适的范围内。另外，在快速移动停止时，DGN300的值不能反向，如果反向，则证明时间常数设定过小，应该增大。第二章伺服功能介绍及手动调整.切削和快速的区别：切削的速度较快速移动低，所以不容易造成冲击，故调整的侧重点主要考虑平稳性，和快速移动稍有不同。同样有三种方法，通过观察伺服调整画面手动调整切削的时间常数：①切削时，必须先观察实际的位置增益值和设定值是否一致，以确认位置脉冲数和N/M参数设定是否正确。②DGN300在切削运行的过程中显示值是否正确，DGN300=F/（60×PG），另外要观察该值是否稳定，要求波动在2以内。③观察伺服调整画面的电流值。6、手动调整切削时间常数的方法：第二章伺服功能介绍及手动调整.手轮观察时，主要是看DGN300的变化的情况，在×1档摇动手轮，观察DGN300的变化，最好在正负1um内变化。另外，对于大型机床而言，由于普遍切削速度较低，一般在200mm/min以内，所以实际的切削时间常数通过测定甚至可以设定为0，检测的标准主要是看以实际加工速度（比如说F=100mm/min）测圆和测方的结果来判定。对于实际的切削加减速时间常数，最好是通过servoguide测量实际的加工速度来进行准确测量。建议：小型机床1620设定值为100ms，大型机床为200ms参数1621一般情况下设定为0，使用AICC时设定为32。7、手轮观察的重点（判断机械爬行）第二章伺服功能介绍及手动调整.8、用TCMD滤波器抑制振动[设定值]1166（200Hz）~2327（90Hz）一般情况下设定1166，设定2400以上的值时，振动会增大，所以请不要设定。转矩指令滤波器转矩指令滤波器是对转矩指令进行1次低通滤波的功能。机械系统在100Hz以上的频率共振时，用此功能可以避免高频共振。转矩指令滤波器是对前向信号进行滤波，对整个速度控制系统的不良影响要小。机械系统在高频振动（共振）时，一般先使用转矩指令滤波器试一试，如果无法解决，再考虑其他滤波器。第二章伺服功能介绍及手动调整2067.第三章高速高精度调整高速高精度电机规格手动调整Servoguide案例分析.第三章高速高精度调整一、0i-D和31i系统的高速高精度功能介绍高速高精度功能是在对工件质量要求较高时，普遍采用的控制方式。FANUC系统提供了多种高速高精度控制功能。可以使系统在加工过程中增加程序预读段数，预知加工轨迹，从而提前作出判断，提高加工效率。可以通过对相应参数的调整使工件的加工达到优化，达到提高效率、提高工件表面光洁度、减少形状误差等目的。.1、0i-D高速高精度功能当要求高速高精度加工时，使用此功能，可以抑制由于进给速度变大造成的加减速及伺服系统的延迟，由此可以减少加工形状的误差。第三章高速高精度调整.第三章高速高精度调整.○表示标配功能☆表示选择功能第三章高速高精度调整.2、31i高速高精度功能31i高速高精功能包含：AICCⅠ、AICCⅡ、高速处理、预读程序块数扩展。AICCⅠ主要是面向零件加工，而AICCⅡ主要是面向连续小线段模具加工及基于NURBS曲线插补的加工。高速处理只能与AICCⅡ一起使用，该功能可缩短插补周期，另外在此基础上，使用预读程序块扩展功能，预读程序块可达1000，故可实现更快速更精密的加工。第三章高速高精度调整.第三章高速高精度调整.注：（1）30i系统中多于4通道或控制轴数超过20轴时，此功能不可使用。（2）在30i和31i系统超过双通道或12轴，此功能不可使用。（3）此功能只能用于30i-A和31i-A5。（4）此功能32i不可使用。第三章高速高精度调整.本节以较为常用的AIAPC/AICCI功能为例进行介绍。如果系统有AI轮廓控制功能（AICC）（可通过系统设定画面检查是否具备），则按照AICC的菜单调整，如果没有AICC功能，则可以通过“AI先行控制”（AIAPC）菜单项来调整。二者的参数号及画面基本相同，在这里合在一起介绍，在实际调试过程中需要注意区别。二、AIAPC/AICCI功能及参数设定第三章高速高精度调整.1、AI先行控制（G05.1Q1配合）各种功能对应参数设定：第三章高速高精度调整.固定设定值的参数：第三章高速高精度调整.如果使用HRV3(高速HRV)时设定的参数。第三章高速高精度调整.2、AICCI（G05.1Q1配合）第三章高速高精度调整.固定设定值的参数：第三章高速高精度调整.第三章高速高精度调整.如果使用HRV3(高速HRV)时设定的参数：根据机床特性需要进行调整的参数：第三章高速高精度调整.三、使用一键设定改善伺服精度一键设定无需伺服向导软件、无需相关知识、只需按下软键即可实现基于FANUC的丰富经验、推荐适用于大多数机床的参数、只需简单操作即可设定与标准出厂状态相比，特别提高加工精度所需时间5秒由FANUC经验丰富的技术人员总结的高速·高精度参数集成到系统，只要按两次软件键就可以完成所有相关参数的设定。大部分的数控机床按此设定都可以大幅度提高加工精度。第三章高速高精度调整.一键设定的方法1、进入参数设定支援画面，按下软键[(操作)]，将光标移动至“伺服参数”处，按下软键[选择]，出现参数设定画面。此后的参数设定，就在该画面进行。第三章高速高精度调整.2、标准值的设定可以设定参数的标准值。标准值的设定有两种方法，只设定由光标所选的参数的方法和设定组的所有参数的方法。步骤如下所示。个别的参数标准值设定移动光标到设定了标准值的项目。按下软键[初始化]。显示“是否设定初始值？”的信息。按下软键[执行]。光标所选项目没有标准值时，按下软键[初始化]时，显示告警信息“无初始值”。各组总体的标准值设定按下软键[GR初期（组参数的初始值）]。帮助信息框内显示“设定（光标所处的组名）群的参数标准值”的信息。显示“是否设定初始值？”的信息。按下软键[执行]。通过以上操作，设定所选组的标准值。这种情况下，自动设定所选组的所有参数，所以在设定标准值时要充分注意。没有标准值的参数不予设定。第三章高速高精度调整.一键设定画面中伺服参数自动设定的参数第三章高速高精度调整.第三章高速高精度调整.注：FF（ForwardFeedback）前馈第三章高速高精度调整.注：BL（Backlash反向间隙）第三章高速高精度调整.高精度设定参数表第三章高速高精度调整.*1No.1432的建议值如下所示No.1432为0时：10000No.1432为0外的情形：No.1432的设定值*2No.1737的建议值如下所示建议值=（No.1432的建议值）×（157/10000）第三章高速高精度调整.注释1在改变最大切削进给速度（No.1432）值的情况下，请初始化容许加速度（No.1737）的项目。2进行容许加速度（No.1737）的初始化时，在尚未设定最大切削进给速度（No.1432）值的情况下，发出警告“无初始值”第三章高速高精度调整.在参数设定画面选择伺服增益调整—操作，进入自动调整状态。可自动调整各轴速度增益。一键设定完成后可进行自动增益调整。四、自动增益调整自动增益调整可以通过使用CNC内置的功能、尽可能高的设定增益。第三章高速高精度调整.六、加工条件选择通过加工程序中的AI轮廓控制方式选择，设定重视速度、重视精度的参数集，通过在加工时指定适合加工条件的精度级，即可自动计算符合条件的参数，以满足加工的需要。在先行控制（Advancedpreviewcontrol）、高精度轮廓控制（HighPrecisioncontourcontrol）和AI高精度轮廓控制（AIHighPrecisioncontourcontrol）中也可以使用；用于机床加工中，分别设定粗加工、精加工等加工条件的精度等级，从而提高加工效率。尤其适用于铣床系列机床进行模具加工。第三章高速高精度调整.G05.1Q1Rx；x:等级1-10G08P1Rx；x:等级1-10可通过参数13634观察运行程序的精度等级。使用方法：设定好1级和10级的参数之后，可以在程序中指定1-10级中任意一级加工精度，参数由系统自动计算。0i-MateTD系统中无此功能。第三章高速高精度调整.调试步骤：SYSTEM—扩展—参数设定—AICC调整—操作。第三章高速高精度调整.可使用自动初始设定：选择初始化，然后执行，则当前精度等级的相应参数由系统自动设定。第三章高速高精度调整.括号中为精度等级10级的参数第三章高速高精度调整.第四章servoguide软件的使用高速高精度电机规格手动调整Servoguide案例分析.第四章SERVOGUIDE软件使用一、SERVOGUIDE软件简介SERVOGUIDE软件是FANUC开发的可以简便地实现对伺服、主轴进行调整的综合软件。可协助调试人员观察波形、生成图形，并可以在线调整的软件。SERVOGUIDE只是用于伺服系统的调整的专用软件。不要将此软件用于通常的工作，此软件只用于测量。通过软件检测生成的波形，调试人员可以更准确的判断问题原因，更好的提高系统伺服性能。通过内置以太网板的网线或PCMCIA接口可以和系统相连，连接时根据具体硬件设置。.1、设定PC侧IP地址：二、SERVOGUIDE连接第四章SERVOGUIDE软件使用.右键点击本地连接，选择属性，选择TCP/IP协议，设定电脑侧IP地址。第四章SERVOGUIDE软件使用.2、设定NC侧IP地址：按下功能键，按扩展数次，系统会显示以太网界面。内藏口指系统主板上带的标准网口，选择板指扩展的快速以太网板，PCMCIA指系统显示器侧面的可以使用存储卡的接口。所选择的设备要和实际使用的设备一致。口编号（TCP）：8193口编号（UDP）：8192时间间隔：10以上三项为固定设定，请按照以上值设定。第四章SERVOGUIDE软件使用.此处用于设定NC系统的IP地址，用于和其他计算机或机床联网组成局域网。NC的IP地址：192.168.1.1电脑的IP地址：192.168.1.**必须为2-255任何一个。子网掩码相应设成255.255.255.0选择PCMCIA有效，如果要切换，点操作进入设备切换界面。例如使用PCMCIA接口，选择后按“公共”软键，进入系统IP地址设定画面。第四章SERVOGUIDE软件使用.3、设定软件地址打开伺服调整软件后，出现以下菜单画面：点击“通信设定”，出现以下画面：点击“测试”按钮，如果连接正常，则在“结果”框里出现“OK”如果出现“NG”表示有错误，请检查网络连接或IP地址的设定。软件侧IP地址要和系统侧IP地址相同，否则无法连接。第四章SERVOGUIDE软件使用.三、SERVOGUIDE调整步骤1、参数画面将NC切换到MDI方式，POS画面，点击主菜单（图1）上的“参数”菜单，则弹出如下的画面：在未连接系统状态下，选择“来自文件”可打开电脑中保存的参数。第四章SERVOGUIDE软件使用.选择在线，系统显示出参数设定画面此窗口显示参数，参数按功能分类。通过图形元素的改变可以更容易地理解参数的含义。连接NC后通过这个窗口可以直接修改参数。第四章SERVOGUIDE软件使用.参数画面打开后进入“系统设定”画面，该画面的内容不能进行改动，但是可以检查该系统在抑制形状误差、加减速以及轴控制等方面都有哪些功能，后面的参数调整可以针对这些功能来进行。1.1系统设定画面。第四章SERVOGUIDE软件使用.1.2轴设定画面。轴设定画面主要用于分离式检测器的有无、旋转电机/直线电机、CMR、柔性进给齿轮比等的设定。这些内容在第二节已经基本设定完毕，此处可协助进行检查。第四章SERVOGUIDE软件使用.1.3加减速+一般控制。T1T2第四章SERVOGUIDE软件使用.用于设定各伺服轴在一般控制时候的加减速时间常数和快速移动时间常数。一般情况下，时间常数选择直线型加减速，快速进给选择铃型加减速，即T1、T2都进行设定。如果不设定T2，只设定T1，则快速进给为直线型加减速，冲击可能比较大。注意各个轴要分别进行设定，各个轴的时间常数一般设定为相同的数值。相关参数：第四章SERVOGUIDE软件使用.这里的时间常数和一般控制中的不同，当系统在执行AICC或AIAPC时才起作用。（指令G05.1Q1时）这里的最大加速度是作为检查加减速时间常数设定是否对出现加速度过大现象，一般计算值不要超过500。1.4加减速-AI先行控制/AI轮廓控制。时间常数第四章SERVOGUIDE软件使用.第四章SERVOGUIDE软件使用.通过设定拐角减速可以进行基于方型轨迹加工的过冲调整。允许速度差设定过小，会导致加工时间变长。如果对拐角要求不高或者加工工件曲面较多，应该适当加大设定值。相关参数:拐角减速第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：圆弧加速度减速第四章SERVOGUIDE软件使用.加速度减速相关参数：第四章SERVOGUIDE软件使用.此界面一般采用默认值。其他设定第四章SERVOGUIDE软件使用.1.5电流环控制第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：第四章SERVOGUIDE软件使用.1.6速度环控制如果如果伺服参数是按照HRV3初始化设定的，则下图中蓝色标记的部分已经设定好了，不需要再设定，只要检查一下就可以了。速度增益和滤波器在后面的频率响应和走直线程序时需要重新调整。注：这些参数都是需要各个轴分别设定。对于比例积分增益参数不需要修改，请按标准设定（初始化后的标准值）。第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：第四章SERVOGUIDE软件使用.振动抑制功能第四章SERVOGUIDE软件使用.相关加速度反馈：此功能把加速度反馈增益乘以电机速度反馈信号的微分值，通过补偿转矩指令TCMD，来达到抑制速度环的振荡。电机与机床弹性连接，负载惯量比电机的惯量要大，在调整负载惯量比时候（大于512），会产生50-150HZ的振动，此时，不要减小负载惯量比的值，可设定此参数进行改善。参数2066设定在-10到-20之间,一般设为-10。比例增益下降：通常为了提高系统响应特性或者负载惯量比较大时，应提高速度增益或者负载惯量比，但是设定过大的速度增益会在停止时发生高频振动。此功能可以将停止时的速度环比例增益（PK2V）下降，抑制停止时的振动，进而提高速度增益。N脉冲抑制：此功能能够抑制停止时由于电机的微小跳动引起的机床振动。当在调整时，由于提高了速度增益，而引起了机床在停止时也出现了小范围的震荡（低频），从伺服调整画面的位置误差可看到，在没有给指令（停止时），误差在0左右变化。使用单脉冲抑制功能可以将此震荡消除，按以下步骤调整：1)参数2003#4=1，如果震荡在0-1范围变化，设定此参数即可。2)参数2099，按以下公式计算。标准设定400。设定值=4000000电机1转的位置反馈脉冲数第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：1.7形状误差消除——前馈第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：第四章SERVOGUIDE软件使用.1.8形状误差消除——背隙加速第四章SERVOGUIDE软件使用.相关参数：注意：对于背隙补偿（1851）的设定值是通过实际测量机械间隙所得，在调整的时候为了获得的圆弧（走圆弧程序）直观，可将该参数设定为1，调整完成后再改回原来设定值。第四章SERVOGUIDE软件使用.1.9超调补偿第四章SERVOGUIDE软件使用.在手轮进给或其它微小进给时，发生过冲（指令１脉冲，走２个脉冲，再回来一个脉冲），可按如下步骤调整。在积分增益PK1V稳定的范围内尽可能取大值。从给出1个脉冲进给的指令到机床移动的响应将提高。根据机床的静摩擦值，确定是否发生过冲。1）使用不完全积分PK3V调整１个脉冲进给移动结束时的电机保持转矩。2）参数：2003#6=1,2045=32300左右，2077=50左右。注：如果因为电机保持转矩大，用上述参数设定还不能克服过冲，可增加2077的设定值（以10为单位逐渐增加）。如果在停止时不稳定，是由于保持转矩太低，可减小2077（以10为倍数）。第四章SERVOGUIDE软件使用.一般重力轴的电机都带有制动器（抱闸），在按急停或伺服报警时，由于制动器的动作时间长而产生的轴的跌落，可通过参数调整来避免。参数调整：2005#6=1；2083设定延时时间（ms），一般设定200左右，具体要看机械重力的多少。如果该轴的放大器是２或３轴放大器，每个轴都要设定。1.10保护停止第四章SERVOGUIDE软件使用.图形画面主要用来进行测量数据的显示和分析。主要包含横轴时间方式、XY方式、圆弧轨迹误差放大方式（CircleMode）、任意轮廓轨迹误差放大方式（Contourmode）、频谱分析方式（Fouriermode）和速度环频率特性测量方式（Bodemode）。其中一个重要的功能就是利用Bodemode进行频率特性分析，找出机床各轴的共振点进而进行滤波。2、图形画面第四章SERVOGUIDE软件使用.在图形画面，选择“工具”－>“频率响应”，然后点“测量”，选择需要测量的轴（X，Y，Z）等，然后按“开始”就可以自动测量了。测量结束后会得到如下图所示的波形。2.1测量频率响应通过观察上述波形，可以得到共振点的中心频率、带宽等。第四章SERVOGUIDE软件使用.如果是低频率振动，可以设定参数2067，利用TCMD滤波器来抑制振动。设定值跟截止频率有关系，一般设定在2000左右，具体如下表：第四章SERVOGUIDE软件使用.如果是高频振动，则可以利用HRV滤波器来消除高频振动点。消除掉共振点后，就可以设定更高的速度增益。然后需要重新测量频率响应，如此反复进行，直到满足要求。注意：设定参数时一定要选择相应的轴。设定完后一定要再测一遍。如果有两个或以上共振点，可以使用多个滤波器来抑制（每个轴有四个滤波器）。第四章SERVOGUIDE软件使用.频率响应的4点要求：①响应带宽（也就是幅频曲线上0dB区间）要足够宽，主要通过调整伺服位置环增益（PRM1825），速度环增益（PRM2021）参数来实现，使之越宽越好。②使用HRV滤波器后机床高频共振被抑制，此时高频共振频率处的幅值应低于—10dB。③在截止频率（幅频曲线开始下降的地方对应的频率）处的幅值应该低于10dB。④在1000Hz附近的幅值应该低于-20dB。第四章SERVOGUIDE软件使用.2.2全闭环振动抑制2.2.1有关增益参数设定：伺服增益先设定为100（参数2021=0），位置增益设定为3000（参数1825=3000）等其他参数设定完成后，再适当增加速度增益的设定。注意：A）全闭环控制时，不要使用[SERVOGUIDE]中的导航器进行调整，最好也不要进行频率响应测量，以免由于振动太大而损坏机床。B)不要设定增益快速/切削切换功能，即参数2202#1和2107不要设定。C)不要设定停止时增益可变功能，即参数2016#3和2119不要设定。D)可以使用HRV2功能。2.2.2机械速度反馈参数设定，原理如下图：第四章SERVOGUIDE软件使用.参数：1）2012#1=1（机械速度反馈有效）2）2088（机械速度反馈增益）按如下设定：　　　　　　　　　　注意：对于串行光栅，设定参数2088如果超过100会出现417报警,　诊断352内容为883,这时，参数2088设定０-100之间，一般设定为50。机械速度反馈增益设定方法见下表：第四章SERVOGUIDE软件使用柔性齿轮比设定（2084/20851977/1978）2017#7设定值（速度环比例高速处理）设定值范围1/10-30到-100130-100非1/10-3000到-1000013000-10000.2.2.3振动抑制参数的设定：原理图：２）参数2033（变换因子）的设定：A/B相光栅尺：设定值＝电机每转反馈回来的脉冲数（FFG之前）／８。例：５mm丝杠，0.5µm/P光栅。FFG=1/2N2033=10000/8=1250串行光栅尺：设定值＝电机每转反馈回来的脉冲数（FFG之后）／８。例：５mm丝杠，0.5µm/P光栅。FFG=1/2N2033=5000/8=625参数2034（振动抑制控制的增益）的设定：先设定500，再通过移动该轴观察振动，每次增加100。如果设定后，振动反而加大，可设定为负数（-500）。第四章SERVOGUIDE软件使用.2.2.4双位置反馈参数的设定：该功能在18I/16I系统上是选择功能，一般不要设定，如果机械实在太差，通过以上两个功能都不能消除振动，可以使用该功能。但调试出来的结果不是很理想。可以看到，在速度比较高的情况下，轴定位后会回退一段距离，或者左右晃动几下。原理如图12所示：N2080N2078/2079第四章SERVOGUIDE软件使用.上述图中：ER1：半闭环的误差计数器ER2：全闭环的误差计数器一阶延时时间常数=1/（1+tS）时的实际误差*t=0时（停止时）ER=ER1+(ER2-ER1)=ER2(全闭环的误差)*t=无穷大时（加减速中）*ER=ER1（半闭环的误差）这样，移动中就可用半闭环控制，停止时就可用全闭环控制。使用此功能，在移动中就可获得如同半闭环一样的高控制性能，而在停止时可使用反馈检测元件的高精度定位参数2078/2079的设定：等于相当于半闭环控制时的柔性齿轮比N/M。参数2080的设定：10-300设定值越大，越接近半闭环控制。当在轴移动时，由于电机侧的位置反馈和机械测的位置反馈不一致，等该轴到达指令位置后，再精确检测机械测的位置，所以就会出现来回晃动的情况。第四章SERVOGUIDE软件使用.利用程序画面可以自动生成典型的测试程序，包括1轴的直线加减速、圆弧、方、方带1/4圆弧、刚性攻丝和Cs轮廓，然后可以将相应的子程序和主程序发送到NC，通过NC运行该程序，由图形画面采集相应的数据以对调试结果进行分析。3、程序画面选择程序画面，按下述图示步骤（1-10）完成一个程序生成并传送到NC中。3.1直线加减速第四章SERVOGUIDE软件使用.例如：选择X轴，切削进给，高精度模式（AICC有效），使用HRV3控制，如上图所示。脉冲序号N=1（即程序中的N1触发采样，对应图形画面下的通道设定的触发序号）。这些设定正确后，按适用（7），则在右边出现程序文本，通过按[输入]（8）,出现对话框，显示NC中存储的程序号，输入1个里面没有出现的号码（比如：111，以后每次新做成的程序可以都是这个号）。发送该程序到NC中（9），NC把这个程序作为子程序，由于是在MDI方式下调试，所以主程序只是MDI方式下调用一个子程序，程序运行一遍后就没有了，所以每次执行程序时，都需要重新发送一遍主程序。而只要不修改程序，子程序就不需要重新发送。注意在程序发送时必须是MDI方式，POS画面，且后台编辑方式关闭。如果修改程序后再发送到相同的程序号，程序保护开关必须打开。对于直线运动程序测试最好分为：各个轴快速移动，切削一般控制，切削AICC，切削AICC+HRV3四种情况。第四章SERVOGUIDE软件使用.在主菜单栏上选择设定，可弹出图形设定画面。如下图所示，（XTYT方式）。对于测定数据点，主要是看采集的点是否足够，但太多会影响采集时间，一般设定10000。采样周期为1ms，触发顺序号为1（与程序画面N1对应，如3.1中的步骤6），通道1，2的数据类型按照上图设定，注意换算系数和换算基准不要修改。第四章SERVOGUIDE软件使用.设定完成后，开始采样。如下所示：第四章SERVOGUIDE软件使用.数据采集后自动显示出所采样的波形，如果波形显示异常，可通过按“A”或图形中的“”将图形显示出来，再按“”来调整波形大小，用来直观的检查加减速或增益（速度，位置）设定是否合适，参照第一节相关内容调整。走直线程序主要观察TCMD、SPEED、ERR的波形。如果加减速时间常数太小或者增益设定太高，则上图中的TCMD波形会有较大的冲击或波动，好的波形为：在加减速的地方电流波形平滑过渡，而在直线部分从头到尾幅度应该相同，如果逐渐变粗，表示增益太高。第四章SERVOGUIDE软件使用.一般如果对于直线移动调整的比较好，则圆弧的调整相对来说就简单多了，程序生成如下所示：3.2圆弧程序第四章SERVOGUIDE软件使用.操作步骤和上述直线移动差不多，图形模式选择“Circle”，注意横轴和纵轴的选择。假如横轴X，纵轴Y，则X轴中心为-10。第四章SERVOGUIDE软件使用.对于通道的设定，注意换算系数为0.001，基准为1，不能错，否则圆弧不能正常显示。另外，对于中心点的设定，由于程序横轴中心点在-10处，所以应该设定如下：第四章SERVOGUIDE软件使用.其他操作方法和直线移动一样。图形如下（圆弧方式）：如果圆弧显示变形，可能是由于背隙补偿造成，可在测试前将参数1851改为1；如果圆弧的半径误差比较大，可以设定前馈系数利用前馈功能来缩短由于伺服系统的跟踪延迟导致的误差；如果象限有凸起或者过切，可以通过调整速度增益和背隙加速等参数来调整。注意对于静态摩擦较大的机床，不要仅仅通过SERVOGUIDE的图形来判断象限凸起的程度，而应该和DDB（球感仪）同时考虑。第四章SERVOGUIDE软件使用.方形程序主要是进行四角的调整，对于那些对拐角要求较高的用户，可以通过该程序来检查参数设定是否合适。3.3走方程序第四章SERVOGUIDE软件使用.将需要观看的拐角放到图形的中心，然后连续按“u”，则显示如下：对于走方程序，主要从拐角减速允许速度差、切削进给时间常数和速度前馈三方面着手进行调整。对于对拐角要求不太高的加工，没有必要追求拐角误差精度，因为片面的追求减小拐角误差，会影响加工速度。图形模式选择“XY”，通道的设定与圆弧程序相同。第四章SERVOGUIDE软件使用.3.4方带1/4圆弧第四章SERVOGUIDE软件使用.图形模式设定为CONTOUR（轮廓）方式。