伺服调试成功案例及总结-综合

伺服调试案例分析

静态频率响应测试是SERVOGUIDE调试中非常重要的一环，它波形的好坏反映了这台机床很重要的机械的特性；它调整的好坏直接影响了后续直线和圆弧等部分的调整，以及机床运行的平稳和加工效果的好坏；在整个调试中具有非常重的分量。频率响应测试通过频率响应测量各轴的共振点，并用滤波器参数来抑制共振。在满足波形要求，保证共振点被抑制的情况下，提高速度环路增益。在此，主要以现场调整的案例和调试范例对频率响应测定的调试进行浅析和总结。

震动抑制调整案例分析案例一：机床Y轴运行有尖叫声浅析：机床运行时，有尖叫声难以消除；一般来说是机床发生了共振。机床的共振可以使用滤波器参数来进行抑制，从而消除一般的尖叫声。如果使用了滤波器仍然无法消除，那么需要检查机械。成功案例浅析解决过程：1）测试Y轴的静态频率响应曲线图

图1Y轴的静态频率响应曲线成功案例浅析2）经过对Y轴的滤波器调整后，尖叫声消除，再次采集的图形如下

图3调整后的静态频率响应曲线成功案例浅析

案例二：有低沉的共振声，加工效果不好

图6表面相当粗糙浅析：机床运行时Y轴有低沉共振声，加工表面纹路粗糙，效果不好。这个是二维的平面加工，从机床的运行情况和加工效果来看，有震动。成功案例浅析解决过程：1）测试Y轴的静态频率响应曲线，如图7。

图7Y轴的静态频率响应波形

从上图来看，是机械特性不好或者装配不良常出现的波形。使用滤波器参数无法解决，需要进行机械修调。成功案例浅析2）厂家进行机械的调整。3）再次进行频率响应测定，使用滤波器来抑制共振（波形如图8），低沉共振声消除。加工效果改善，表面效果好，问题解决。

图8修调后再进行调整的波形成功案例浅析4）小结当机械特性不良或者装配不好时，可能有低沉的共振声；导致加工中出现震动，引起表面光洁度不好，纹路粗糙等问题。这种情况可以通过静态频率响应测试的波形来协助判断，但需要通过修调机械来解决。成功案例浅析案例三：Z轴常见的不良波形，对加工效果有影响

图9加工效果不良浅析：机床在带载切削运行时，有点很轻微的震动。加工三维曲面，在Z轴爬坡处刀纹抖动，加工效果不好。分析跟Z轴震动相关。成功案例浅析解决过程：1）测试Z轴的静态频率响应曲线，如图10。

图10Z轴的静态频率响应波形

由上图可以看出，高频出现震荡。使用滤波器无法消除。需要进行Z轴机械的修调。成功案例浅析2）厂家进行机械的调整。3）进行频率响应测定，使用滤波器来抑制共振（如图11）。波形好，加工效果改善，问题解决。

图11修调后再进行调整的波形成功案例浅析4）小结

Z轴常出现的不良波形，高频出现共振，无法使用滤波器消除。会引起加工表面不好。这种情况可以通过静态频率响应测定来协助判断，但需要修改Z轴机械来改善。

成功案例浅析综上，机床的静态频率响应测定是很重要的，能消除共振点，并可以通过波形来检查是否需要修调机械；调整的好坏对加工效果的影响很大。总结凹球面模具调整案例分析导轨槽模具调整案例分析案例分析总结常见模具加工调整问题答疑某汽车厂家反映，0I-MC系统，铣削凹球面刚件，普通模式，进给F3000切削速度，粗铣＋精铣后，出现如下问题：在球面的边沿和与平面交接处，出现严重过切刀痕，且刀痕分布无规律。测试其三轴的机械性能曲线，以X轴为例，反映问题有：1、响应带宽不足，曲线在100HZ左右落差较大；2、整个曲线低于0dB，表示响应滞后。不够平滑，起伏较大带宽不足，且低频滞后共振点经过参数调整，再次测量机械性能曲线时，发现曲线已经明显好转，同时将速度环增益VG提升至250，利用HRV高频滤波器抑制高频产生的振动，最终效果如下：由于优化了速度环控制模式，采用PI控制提升了机械的启动转矩特性，使曲线整体过渡平滑，机械特性达到最佳。由于滑轨结构，启动有一定滞后，会使响应特性较低。抑制至－40dB左右在逐步进行伺服调整后再次进行加工，由于电流运行的平稳无过切，故加工最终效果光亮光滑。最终表面光亮平滑，已无之前的过切现象。某客户反映，加工如下沟槽时，实际加工过程当中：工件内的沟槽导轨面表面有振纹，此振纹导致沟槽表面不平，导致仿形走针时容易出现断针。图1某大圆针织机的核心关键部件（要求导轨平滑无振纹）此加工问题现象比较明显，即在走导轨槽时，因为刀具有抖动，故使得加工表面出现振纹，从而导致表面光洁度无法满足零件要求。解决思路：1、实际观察现场加工，了解系机床停止时的振动？加减速时刻产生的振动？还是运行过程中的振动？分别进行针对性调整。2、测试三轴机械性能曲线，检查三轴在中频和高频段是否出现振动。3、最终利用TCMD曲线测试，保证三轴在来回运行过程当中的电流平稳、恒定、无过切。对以上几种案例的总结：1、良好的机械性能曲线是提高后续加工性能的关键，同时根据机械性能曲线好坏，也能对加工预期进行整体把握；2、尽量提高机械的速度环路增益和位置环路增益的同时，使用HRV滤波器来抑制高频产生的振动；3、测试各种情况下（普通切削模式、高精模式）的TCMD曲线，以此来确定合适的时间常数，同时保证电机在连续运行时的电流平稳、无过切。某厂家0I-MD系统，反映在加工三维模具曲面时，在小线段密集拐角处出现过切，有明显刀痕。问此故障如何处理？解答：请先确认几个问题：1、密集小线段处的构成？密集小线段全部由G01直线段构成，通过编程软件自动处理出来。小线段曲率过渡相对平滑，速度差不算很大。2、是否在高精模式下还是在普通切削模式下？对于此种复杂模具的加工控制，必须在高精模式下通过系统的高速高精度功能来进行控制，包含相关的功能有：插补前/插补后直线/铃型加减速、基于速度差的速度控制、基于加速度的速度控制、基于圆弧速度钳制的速度控制等。而在普通切削模式下，以上几种功能均不生效，请注意区别。本例当中，因为全部是G01小线段构成的三维曲面，所以密集小线段拐角处的控制主要由基于加速度的速度钳制功能来进行控制。将参数1737的最大加速度值减小至500左右后，拐角过切得到明显缓解。小结：如何通过编程软件来检查分析程序小线段？检查程序小线段构成的分布走刀轨迹和密集点对加工的影响采用45度来回直线铣削小线段的间距决定凹球面表面纹路精细程度刀具对表面纹路的影响点的密集程度对加工影响点越密集，表示小线段越多，则系统运算量较大，加工处理速度越慢。密集区直接影响表面精度案例一：圆弧测试呈现椭圆或者不规则形状

图4测试图形呈现不规则的椭圆成功案例浅析

浅析：

出现这种椭圆或者不规则图形时，有可能是参数因素，也有可能是机械因素。在参数方面，主要检查三轴的位置环路增益，加减速时间常数是否一致，前馈系数是否一致。这三点必须保持一致。

解决过程：

逐一排查以上参数因素。如果以上参数没问题，需要详细检查机械。成功案例浅析

案例二：加工曲面效果不好调整

图10表面粗糙和有象限点成功案例浅析浅析：

从图片中可以看出圆弧表面的加工效果不理想，粗糙；有象限点。可能是参数设置引起震动造成，也有可能是机械原因造成。成功案例浅析

解决过程：

1）使用SERVOGUIDE测试原始图形如下：

图11XZ轴插补的圆弧图形成功案例浅析2）使用SERVOGUIDE进行调整之后测试图形如下：

图12调整之后的图形成功案例浅析从调整前后的图形来看，有所改善，但加工出来效果依然。于是，进行机械的检查。重新进行X轴和Z轴的装配。3）重新装配机械后再次使用SERVOGUIDE进行调整，测试波形如下：

图13装配机械后再次调整的波形成功案例浅析4）再次进行加工，表面刀纹和光洁度很好，问题解决。5）小结从调整的过程，可以看出加工效果不好主要是由参数设置和机械安装不良共同造成的。机床是三轴硬轨，摩擦力比较大，X轴在重新调整之后，不需要使用2段加速度；而Z轴由于各方面的因素，仍需要使用2段加速度。成功案例浅析6）小结从调整的过程，可以看出加工效果不好主要是由参数设置和机械安装不良共同造成的。机床是三轴硬轨，摩擦力比较大，X轴在重新调整之后，不需要使用2段加速度；而Z轴由于各方面的因素，仍需要使用2段加速度。成功案例浅析案例九：象限点问题综合调整1

图14象限点成功案例浅析浅析：在机床系统中，当反冲，摩擦的影响较大时，在电机反转时，就会产生延迟，造成圆弧切削时的象限突起。如果进行补偿过量时，又会产生象限凹下。不管象限凸起还是凹下，从肉眼来观测，一般都呈现一条线，如图12。但具体是凸起还是凹下，一般难以判别，需要从实际加工的调试中来摸索，然后有针对性地调整相关参数或者机械来解决。成功案例浅析解决过程：

1）使用SERVOGUIDE测试原始图形如下：

图15XZ轴的圆弧原始图形成功案例浅析2）使用SERVOGUIDE进行调整之后图形如下：

图16调整之后的图形成功案例浅析3）再次进行加工，象限点消除，问题解决。4）小结从调整过程中，可以看出这个象限痕主要是Z轴使用了2段加速不当，造成象限过切引起。2段加速在机床静态摩擦力相当大的时侯可以使用，能非常有效地抑制凸起，如案例一；但使用不当时，也会造成过切。故，2段加速的是否使用需依机床的实际情况来定。成功案例浅析案例十：象限点问题综合调整2

图17象限点浅析：由图片的效果来看，该图中X和Y轴都有象限点（机床为三轴硬轨，Y轴的静态摩擦力大），但具体象限点是凸起还是凹下，则不清楚。需要进行尝试性的调试来分析解决。成功案例浅析

解决过程：

1）使用SERVOGUIDE测试原始图形如下：

图18XY轴的圆弧原始图形成功案例浅析2）使用SERVOGUIDE进行调整之后图形如下：

图19调整之后的图形成功案例浅析3）再次进行加工，象限点消除，问题解决。4）小结从调整过程中，可以发现X和Y轴的象限点主要是机床摩擦力大和参数调整不当造成的。X轴是NO.2048和NO.2094设置和反向间隙的补偿量不合适引起；Y轴主要是由于静态摩擦力太大引起，需使用2段加速并结合NO.1851来进行调整。成功案例浅析1象限点产生的原因

在机床系统中，当反冲，摩擦的影响较大时，在电机反转时，就会产生延迟，造成圆弧切削时的象限突起。如果进行补偿过量时，又会产生象限凹下。不管象限凸起还是凹下，从肉眼来观测，一般都呈现一条线；如图14。

在机床上，机械是主体，系统上的调整只是对机械性能造成的影响进行一些弥补，或者抑制，从而改善一些加工的性能。从根本上解决圆弧或者想象点问题，应该从提升机械性能，机械装配的工艺上着手。总结2SERVOGUIDE调整参数的思路

图20圆弧测试的图形总结对于图20中测试的图形调整思路如下：

①保证圆弧的象限凸起部分控制在5UM以内。②一般情况使用1段加速调整；当机械的静态摩擦力很大的时候，使用2段加速调整。③对于调整圆弧的常用参数是NO.2048和NO.2094。ⅰ对于象限凸起，加大该参数值；如果象限凹下，则需要减小该参数值。

ⅱ如图2所示，是XY两轴插补的圆，横轴是X轴，纵轴是Y轴，都有正负方向。如果NO.2094里面没有值，那么NO.2048作用于正负两方向；一旦NO.2094里面有值，NO.2048作用于正向；NO.2094作用于负向。

ⅲ在使用1段加速度时，NO.2048和NO.2094的设置值0～600范围之内变化；若使用2段加速时，在0～100范围之内变化。总结注意：象限点涉及机械的静态摩擦力，SERVOGUIDE的测试到电机端，属半闭环；建议先用SERVOGUIDE调整，再用球感仪进行调整，最终以实际加工效果为准。综上，在圆弧和曲面加工调整，以及象限点的问题上，涉及到的因素很多，有机械的，也有参数的。在调试中，需要根据实际情况来进行分析和判断，灵活运用才能有效解决问题。总结

过切现象调整成功案例分析过切问题可能产生的几种原因1.程序原因，可以用模拟软件仿真判断——上海

伟扬，宁波海天柳州用户

2.Z轴反向间隙加速补偿不够——沈阳中捷无锡

用户，上海西格玛

3.Z轴反向间隙补偿过大——宁波恒威乐清用户，

上海仪表青浦用户

海天柳州用户机床型号：HTM-3225G系统型号：18i-MB+AICC伺服型号：X轴aiF30/3000,Y轴aiF22/3000,Z轴aiF30/3000问题：平面与斜面的拐角R有明显的刀痕，刀痕均匀有规律。解决办法：1.首先检查伺服参数是否异常，特别是反向间隙补偿，反向间隙加速补偿等，尝试AICC参数调整，加工实验无变化。2.建议修改程序加工，发现拐角R依旧有刀痕，且刀痕的规则有变化，判断和刀路的关系较大。3.软件分别模拟加工程序，发现有和实际加工刀痕一样的清晰纹路。判断与程序关系较大。4.再改进程序，得到较好的模拟效果，实际再加工，问题得以解决。海天柳州用户加工程序1软件模拟两个平面的拐角R实际加工也有相同的纹路海天柳州用户实际工件观察与模拟软件有几乎一样的规则条纹局部放大图用户修改刀路后的程序模拟用户改进了拐角R的处理，拐角刀路有了明显变化，实际加工，无明显刀痕海天柳州用户模拟通过的程序实际加工，拐角R无刀痕。上海伟扬半球面加工用户凸形半球面加工，顶部出现龟壳状。图形软件仿真，得到与实际加工问题一样的图形。改加工程序后，得到较好的仿真，实际加工半球面，无异常刀纹。沈阳中捷无锡用户机床型号：GMB2030系统型号：18i-MB+AINANOHPCC伺服型号：X轴aiF40/3000FAN,Y轴aiF40/3000FAN,Z轴aiS50/3000FAN问题：用户在加工汽车模具时等高铣与平行铣接刀处，产生过切。现场实验YZ平行铣斜面，在Z轴最低处，有明显的过切。变化铣削路径，从左上角往下45度铣，结果在工件右边界和下边界出现过切。改左下角向上45度铣，过切出现在左边界和下边界。模具边缘平行铣和等高铣精加工接刀处，有明显过切。沈阳中捷无锡用户沈阳中捷无锡用户从用户加工现象寻找共同点：出现过切地方都是Z轴向下再向上的加工点。进而提出简单实验方法，平行铣一个方形斜面，看底部情况。查看Z轴负载，静止时78%。机床Z轴使用平衡油缸和蓄能器，向下移动负载36%左右，但向上达到了78%多。分析在Z轴先向上再向下时，负载78%下降为36%，过渡平稳。但先向下再向上时，负载从36%一下子变为78%，突变太大。造成过切。问题本质还在于调整Z轴上下负载的平衡油缸未调好，上下相差大。左上角向下45度铣削，工件左边界和下边界都出现过切右下角向上45度铣削，工件右边界和下边界有过切沈阳中捷无锡用户要求厂家调整Z轴机械负载。但厂家机械人员调