數控機床系統為何會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)爬行

　　機床的振蕩故障通常發(fā)生在機械部分和進(jìn)給伺服系統。產(chǎn)生振蕩的原因有很多，陳了機械方面存在不可消除的傳動(dòng)間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外，伺服系統的有關(guān)參數的影響也是重要的一方面。伺服系統有交流和直流之分，本文主要討論直流伺服系統因參數影響引起的振蕩。大部分數控機床采用的是全閉環(huán)方式。
　　
　　引起伺服系統振動(dòng)的原因大致有四種情況：a位置環(huán)不良又引起輸出電壓不穩；b速度環(huán)不良引起的振動(dòng)；c伺服系統可調定位器太大引起電壓輸出失真；d傳動(dòng)機械裝如絲杠間隙太大。這些控制環(huán)的輸出參數失真或機械傳動(dòng)裝置間隙太大都是引起振動(dòng)的主要因素。它們都可以通過(guò)伺服控制系統進(jìn)行參數優(yōu)化。
　　
　　應該如何進(jìn)行消除振蕩？
　　
　　1.閉環(huán)伺服系統造成的振蕩：有些數控伺服系統采用的是半閉環(huán)裝置，而全閉環(huán)伺服系統必須是在其局部半閉環(huán)系統不發(fā)生振蕩的前提下進(jìn)行參數調整，所以?xún)烧叽笸‘?，本文只討論全閉環(huán)情況下的參數優(yōu)化方法。
　　
　　2.降低位置環(huán)增益：在伺服系統中有參考的標準值，例如FANUC0-C系列為3000，西門(mén)子3系統為1666，出現振蕩可適當降低增益，但不能降太多，因為要保證系統的穩態(tài)誤差。
　　
　　3.降低負載慣量比：負載慣量比一般設置在發(fā)生振動(dòng)時(shí)所示參數的70%左右，如不能消除故障，不宜繼續降低該參數值。
　　
　　4.加入比例微積分器（PID）：比例微積分器是一個(gè)多功能控制器，它不僅能有效地對電流電壓信號進(jìn)行比例增益，同時(shí)可調節輸出信號滯后成超前的問(wèn)題，振蕩故障有時(shí)因輸出電流電壓發(fā)生滯后成超前情況而產(chǎn)生，這時(shí)可通過(guò)PID來(lái)調節輸出電流電壓相位。
　　
　　5.采用高頻抑制功能：以上討論的是有關(guān)低頻振蕩時(shí)參數優(yōu)化方法，而有時(shí)數控系統會(huì )因機械上某些振蕩原因產(chǎn)生反饋信號中含有高頻諧波，這使輸出轉矩里不恒定，從而產(chǎn)生振動(dòng)。對于這種高頻振蕩情況，可在速度環(huán)上加入一階低通濾波環(huán)節，即為轉矩濾波器。
　　
　　速度指令與速度反饋信號經(jīng)速度控制器轉化為轉矩信號，轉矩信號通過(guò)一階濾波環(huán)節將高頻成分截止，從而得到有效的轉矩控制信號。通過(guò)調節參數可將機械產(chǎn)生的100Hz以上的頻率截止，從而達到消除高頻振蕩的效果。綜上所述，利用雙位反饋可使系統在全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種方式下進(jìn)行，從而大大提高了系統的調節范圍，也增加了系統的調節參數。從時(shí)間常數上可知，該系統可在停止狀態(tài)下進(jìn)行全閉環(huán)誤差調整，在過(guò)渡狀態(tài)下可進(jìn)行半閉環(huán)調整?，F以FANUC0-C為例，將具體參數調整過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。首先設參數P8411#（DPFB）為1，即為選擇雙位置反饋功能；P8499為位置反饋的zui大振幅，一般設置為0；P8478（分子）和P8479（分母）為中位轉換環(huán)節的常數設置，可根據要求設置；P8480為一階延時(shí)環(huán)節的參數設置代號，其設置范圍為：10~300mS，一般設定為100mS左右；P8481為零點(diǎn)幅度，一般情況下為0，但因振蕩可適當調高一點(diǎn)。雙位反饋功能是一種比較靈活的誤差修正方式，在系統調試過(guò)程中有很好的參數優(yōu)化和保證系統穩定性的功能。
　　
　　數控系統的振蕩現象已成為數控全閉環(huán)系統的共同性問(wèn)題。系統振蕩時(shí)會(huì )造成機床產(chǎn)生爬行與振動(dòng)故障，尤其在臥式帶立柱的軸和旋轉數控工作臺軸其系統出現振蕩的頻率較高。該問(wèn)題已成為影響數控設備正常使用的重要因素之一。