精度调整

铣床、加工中心高速、高精加工的参数调整

3.4.1

伺服HRV 控制的调整步骤

⑪ 概述

i 系列CNC （

15i /16i /18i ）的伺服因为使用了HRV2和HRV3控制（21i 为选择功能），改善了电流回路的响应，因此可使速

度回路和位置回路设定较高而稳定的增益值。

图 3.4.1(a) 使用伺服HRV 控制后的效果

速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以减小机床的加工形状误差，提高定位速度。 由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制可以改善整个系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。

若伺服HRV 控制与CNC 的预读（Look-ahead ）控制，AI 轮廓控制，AI 纳米轮廓控制和高精度轮廓控制相结合，会大大改善加工性能。关于这方面的详细叙述，请见3.4.3节“高速、高精加工的伺服参数调整”。

王玉琪

图 3.4.1(b) 伺服HRV控制的效果实例

⑫适用的伺服软件系列号及版本号

90B0/A（01）及其以后的版本（用于15i，16i，18i和21i，但

必须使用320C5410伺服卡）。

⑬调整步骤概况

HRV2和HRV3控制的调整与设定大致用以下步骤：

①设定电流回路的周期和电流回路的增益（图 3.4.3(c)中的

*1 ）

电流回路的周期从以前的250μs降为125μs。电流响

应的改善是伺服性能改善的基础。

②速度回路增益的设定（图3.4.3(c)中的*2 ）

进行速度回路增益的调整时，对于速度回路的高速部分，

应该使用速度环比例项的高速处理功能。

电流环控制周期时间的降低使电流响应得以改善，使用振

荡抑制滤波器使可消除机械的谐振，这样可提高速度回路

的振荡极限。

③消振滤波器的调整（图3.4.3(c)中的*3）

机床可在某个频率下产生谐振。此时，用消振滤波器消除

某一频率下的振荡是非常有效的。

④精细加/减速的设定（图3.4.3(c)中的*4）

当伺服系统的响应较高时，可能会出现加工的形状误差取

决于CNC指令的扰动周期的现象。这种现象可用精细加/

减速功能消除。

速度环使用尽可能高的回路增益可以改善整个伺服系统的

性能。

⑤前馈系数的调整（图3.4.3(c)中的*5）

使用预读功能的前馈，可以消除伺服的时滞，从而可减小

加工的形状误差。一般，前馈系数为97%—99%。

⑥位置增益的调整（图3.4.3(c)中的*6）

当提高了速度回路的响应时，可以设定较高的位置增益。

较高的位置增益可减小加工误差。

⑦设定和调整HRV3控制（图3.4.3(c)中的*7）

若要求进一步改善伺服性能，可使用HRV3，以此设定更

高的速度回路增益。

图 3.4.1(c) 伺服HRV控制的调整

表3.4.1中最后一拦中有标记○的设定项，其值在切削进给和快速移

动时可设定不同值。（见3.4.2节“切削进给/快速移动的切换功能”）

（*1）当只使用电流周期250μs的电机时，设定应按以下修改：

No 2004（16i），No 1809（15i）设00000011（250μs电流周

期）

No 2040（16i），No 1852（15i）设（标准值）×0.8

No 2041（16i），No 1853（15i）设（标准值）×1.6

⑭详细调整

①电流环周期和电流环增益的设定

根据上述表3.4.1中“⑪伺服HRV2控制”的设定内容，设定电

流控制环的的参数。对于使用同一个DSP的两个轴要设相同的

周期时间。

该设定使得电流回路的处理周期为125μs，位置回路的周期为

1ms。其结果使电流回路的响应性能提高了1.6倍。

注

1 用一个DSP控制的两个轴设定相同的周期时间。

2 若电机停止时的声响比比工作时的大，按下述方法修改电流

环的增益：

-- 将No 2040（16i）或No 1852（15i）修改后的值乘以

0.6。

-- 将No 2041（16i）或No 1853（15i）修改后的值乘以

0.6。

-- No 2041（16i）或No 1853（15i）= 0。

②速度回路增益的设定

根据3.3.1节“增益调整步骤”的叙述调整速度环的增益。

[速度环的增益调整参数]

No 2017（16i）的第7位或No 1959（15i）的第7位：

设1（使速度环的比例项高速处理功能生效）

速度增益值（在伺服调整画面上的增益）调整：

以初始值150%逐渐增加增益值，目标值约为1000%

③消振滤波器的调整

如图3.4.1(d)所示，消振滤波器是消除转矩指令中的特定频率分

量的衰减滤波器。如果机械系统中有超过200Hz的强烈谐振，

为了消除谐振，使用高的速度增益，消振滤波器是非常有用的。

因此，使用伺服HRV2控制时，要在“②速度回路增益的设定”

前调整消振滤波器。若谐振频率为200Hz或低于200Hz，不要

使用消振滤波器。

谐振频率的测量使用伺服调整软件，具体请见“⑮用伺服调整软件测量谐振频率的方法”。

图 3.4.1(d) 消振滤波器

（调整步骤）

●以低速（F1000—F10000）开动机床。

●逐渐增加速度环的增益，直至进给时出现轻微振荡。此时若

设定大的速度环增益，机床有频率为200Hz以下的低频振

荡，消除了先前出现的高频振荡。如果高频振荡不出现，则

不要使用消振滤波器。

●设定了产生轻微振荡的速度环增益后，观察TCMD，测量

频率。

●在下述的参数中设定测量频率：

[设定消振滤波器的参数]

No 2113（16i），No 1706（15i）

衰减中心频率{Hz}：设为机床的谐振频率。

No 2117（16i），No 2620（15i）

衰减频带：30（当中心频率为600Hz或以上时设40）。

图 3.4.1(e) 消振滤波器的效果(转矩指令波形)

④精细加/减速功能的设定

使用伺服HRV2控制时，可以设定高的位置环增益和高的速度环增益。因此，当指定较大的加/减速度时，会产生与扰动周期相关的振荡。为了避免这种振荡，可以使用精细加/减速功能。

但要确保精细加/减速的时间常数为8的倍数。