数控系统伺服参数对跟随误差影响的研究
数控机床跟踪误差大故障分析与排除
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图 2 指 令 与 实际 速度 曲 线对 比 图 4 跟踪误差大故 障成 因分析 数控机床 中跟踪误差大是一个较为复杂的问题 , 其故障原因多种多 样, 看似毫无规律可循。 但从 跟踪误差大报警机理出发, 可以知道跟踪误 差 大报警 条件可 以简单描 述为 :控制 指令值 一实 际反馈值 l I >允许 误 差, 确定排除此类 故障的三条主线 : 指令值过 大 、 实际反馈值过小或允许 误差过小。 1是 否为允许误差过/ ) b?
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2 1 年第 1 期 01 2
民 科技 营
数控机床跟踪误差 大故障分析 与排除
张 勇 吕家 将 z
(、 1 九江职业技术 学院继续教 育部 , 江西 九江 32 0 2 九江职业技 术学院机械工程学院, 300 、 江西 九江 3 20 ) 3 0 7
摘 要: 现从跟踪误差概念入手 , 深入 浅出地 阐述 了跟踪误差产生机理 , 并据此进行跟踪误差 大故 障成 因分析 , 最后 用“ 排故五 步法” 示范跟 踪 误 差大故障排除过程 。 关键词 : 跟踪误 差; 位置环 ; 故障诊 断; 步法 五 数控机床加工 时 , 经常会出现跟踪误差过 大的报警 , 探究其故 障机 所 以, 我们需要人 为的确定一个极 限值作 为最大跟踪误差 , 超过此 极限 理 ,找到快速有效 的排除此故障的方法与思路就 是本 文所要讨论 的内 值 , 机床就报警 , 避免产 品的成批报废 , 最大跟踪 误差 的设定 与加工 零件 容。 的位置与形状 的精度有密切关系。
1 什 么是 跟 踪 误 差 ?
为了保பைடு நூலகம்加工精度 , 目前的数控机床一般采取 了三环结构的伺服系 统, 系统实际位移值被反馈 到数控 装置或伺服驱动 中, 直接 与输 入的指 令位移值进行 比较 , 用误差进行 控制 , 最终实现移动部件 的精 确运动和 定位。所谓跟随误差 , 是指伺服系统发 出的指令位置与系统输出的实际 位置之 间的动态误差 , 其大小反映 的是当前采样周期 , C指令位置值与 N 坐标轴实 际运行值之间的差值 。 到底 , 说 跟踪误差与位置有关 , 了 究 为 研 跟踪误差 , 就少不得理解位置环 的工作原理。 位置环 的结构简图如图 1 所示 , 其核心为位置偏差计数器。P 来 自 z 于N 。 C 这是 N C根据输入数据经过插补计算及刀补计算 , 速度的均化等 处理 , 向各轴发出的脉 冲, 个数代表距 离 , 频率代表速度 , 于位 置偏差 对 计算器而言, 是加计数。 f 自于脉 冲编码器的反馈脉冲, P来 个数代表工作 台运行 的实际距离 , 频率代表电机旋转速度。 它通过同步, 四分频等控制 和转换 后送到偏差计算器中去 , 是减计数。 在每个采样周期 内, 置偏差 计数器得到一个数 , 位 这个数就 是跟踪 误差 , 表示 N C要求这个轴运行的距 离还有 多少 没有走 出去 。数 大表 明 实际运行距离与 N C要求 运行 距离差得远 , 望坐标轴 走快 点 , 以这 希 所 个数经过 DA转换 , / 转换为模拟量去控制 电机速度。数小 表明 目前距离 目 标近 , 就要慢慢接近 目 , 标 最后准确停车。
数控机床跟踪误差过大的故障诊断
任务2 跟踪误差过大的故障诊断【任务目标】1、掌握伺服进给系统的位置控制原理;2、掌握跟踪误差过大的原因;3、掌握跟踪误差过大故障的诊断思路;4、能够排除跟踪误差过大的故障。
【任务描述】有一台YL559数控车床,配备FANUC 0i TD数控系统,采用半闭环控制,在手动移动X 轴的时候,出现“SV0411 (X)移动时误差太大”报警,故障现象见图6-2-1。
本次任务的工作是找出故障原因并能排除故障。
图6-2-1 故障现象【资讯计划】一、资料准备要完成本任务中的故障诊断及排除工作,需要配备以下资料:1、FANUC 0i D数控系统硬件连接说明书;2、FANUC 0i D数控系统维修说明书;3、YL559数控机床电气原理图;4、FANUC PMC梯形图语言说明书;5、故障记录单。
二、工具、材料准备要完成本任务中的故障诊断及排除工作,需要配备以下工具和材料,具体见表6-2-1。
表6-2-1 工具和材料清单三、知识准备伺服进给系统的任务是尽可能使系统的输出准确地跟踪给定输入,位置控制的实质是位置的随动控制。
位置控制包含两部分:位置比较和速度控制指令的实现,如图6-2-2所示。
图6-2-2 位置控制原理1、位置控制原理下面以脉冲比较法实现位置的比较为例,说明伺服系统位置控制的原理。
脉冲比较法是将CNC 插补输出脉冲P C 与位置检测装置输出脉冲P f 相比较,得到脉冲偏差信号P e ,如图6-2-3所示。
12323432323232321212121指令信号Pc 反馈信号Pf 误差量图6-2-3 脉冲比较示意图当数控系统控制工作台向一个方向(比如X 轴)进给时,经插补运算得到一系列脉冲作为指令脉冲,该脉冲的数量代表了工作台的移动量,脉冲的频率代表了工作台的进给速度,方向代表了工作台的进给方向。
以增量型光电编码器为例,当光电编码器与伺服电动机和滚珠丝杠直连时,随着伺服电动机的转动,产生序列脉冲输出,脉冲的频率将随着转速的快慢而升降。
驱动器故障引起X跟随误差超差报警维修——西门子数控伺服驱动系统
驱动器故障引起X跟随误差超差报警维修——西门子数控伺服驱动系统
故障现象:一台配套SIEMENS 850系统、6RA26**系列直流伺服驱动系统的进口卧式加工中心,在开机后,手动移动X轴,机床X轴工作台不运动,CNC出现X跟随误差超差报警。
分析与处理过程:由于机床其他坐标轴工作正常,X轴驱动器无报警,全部状态指示灯指示无故障,为了确定故障部位,考虑到6RA26**系列直流伺服驱动器的速度/电流调节板A2相同,维修时将X轴驱动器的A2板与Y 轴驱动器的A2板进行了对调试验。
经试验发现,X轴可以正常工作,但Y轴出现跟随超差报警。
根据这一现象,可以得出X轴驱动器的速度/电流调节器板不良的结论。
根据SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驱动器原理图,测量检查发现,当少量移动X轴时驱动器的速度给定输入端57与69端子间有模拟量输入,测量驱动器检测端B1,速度模拟量电压正确,但速度比例调节器N4(LM301)的6脚输出始终为0V。
对照原理图逐一检查速度调节器LM301的反馈电阻R25、R27、R21,偏移调节电阻R10、R12、R13、R15、R14、R12,以及LM301的输入保护二极管V1、V2,给定滤波环节R1、C1、R20、V14,速度反馈滤波环节的R27、R28、R8、R3、C5、R4等外围元器件,确认全部元器件均无故障。
因此,确认故障原因是由于LM301集成运放不良引起的;更换LM301后,机床恢复正常工作,故障排除。
CNC机床伺服系统跟随误差与轮廓误差分析_孙建仁.
C N C 机床伺服系统跟随误差与轮廓误差分析孙建仁, 胡赤兵, 把明儒112*(1兰州理工大学机电工程学院, 兰州730050; 2酒泉钢铁(集团有限责任公司, 嘉峪关735100摘要:分析C N C 机床伺服系统轮廓误差与跟随误差之间的计算方法, 详细介绍位置增益、跟随误差和轮廓误差的数学模型, 讨论双轴数控加工中轮廓误差与跟随误差之间的关系。
指出多轴加工中轮廓误差建模和误差控制方法的理论意义及应用价值。
关键词:数控加工; 跟随误差; 轮廓误差中图分类号:T H 161文献标识码:A 文章编号:1671—3133(2010 12—0037—04A n a l y s i s o n t h e t r a c k i n g e r r o r a n dc o n t o u r e r r o r o f C N Cs e r v o s y s t e m sS U NJ i a n -r e n , H UC h i -b i n g , B AM i n g -r u(1C o l l e g e o f M e c h a n o -E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g , L a n z h o u U n i v . o f T e c h . , L a n z h o u 730050, C h i n a ;2J i u q u a n I r o n &S t e e l (G r o u p C o . L t d . , J i a y u g u a n 735100, G a n s u , C h i n aA b s t r a c t :H o wt o c a l c u l a t e t h e t r a c k i n ge r r o r a n dc o n t o u r e r r o r o f s e r v os y s t e m s w a s a n a l y z e d . T h e p o s i t i o ng a i n 、tr a c k i n g e r r o r a n d c o n t o u r e r r o r w e r e d i s c u s s e d , t h e m a t h e m a t i c m o d e l s w e r e g i v e n i n d e t a i l . T h e r e l a t i o no f t r a c k i n g e r r o r a n dc o n t o u r e r r o r i n b i a x i a l s e r v o s y s t e m s w a s d i s c u s s e d . T h e t h e o r e t i c a l a n d p r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e o f m o d e l i n g e r r o r a n d c o n t r o l l i n g e r r o r i n C N Cs e r -v o s y s t e m s w a s p o i n t e do u t .K e yw o r d s :C N Cm a c h i n i n g ; t r a c k i n g e r r o r ; c o n t o u r e r r o r1120引言在数控机床轮廓加工过程中, 各坐标轴常要求随加工形状的不同瞬时启停或改变速度, 控制系统应同时精确地控制各坐标轴运动的位置与速度, 由于系统的稳态和动态特性, 影响了各坐标轴的协调运动和位[1-3]置精度, 从而产生了轮廓的形状误差。
MATLAB仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用
图 1 数控系统伺服结构
因电流环参数不能修改 , 这里将电流环简化为一 比例环节 。 为分析方便 , 可将速度环简化为一惯性环节 , 等 效伺服系统结构如图 2 所示 。
图 3 加工直线轮廓的误差 图 2 等效伺服系统结构
跟随误差 :
收稿日期 : 2008 - 06 - 13 作者简介 : 陈芳 ( 1977 —) , 女 , 汉族 , 湖南桃源人 , 讲师 , 研究方向为数控技术应用 、数控设备维修 , 主要从事教学、科研 工作 , 已发表论文 9篇 。电话 : 13265558955, 0755 - 26731821, 0755 - 26731821。 E - mail: chenfangsz@oa1 szp t1net。
2 ( R + r) K
。
当 Kx ≠Ky 时 , ε随着 φ发生变化 , 所加工的圆 弧将产生形状误差 。当 Kx 与 Ky 差别不是很大时 , 可 忽略第一项中 φ对 ε的影响 , 而第二项的 大小 与 φ成正比 。因此所加工的圆弧将变成长轴位于 sin2 [5 ] 45 ° 或 135 ° 处的椭圆 。 3 MATLAB 建模与仿真 311 直线轮廓加工的 MATLAB 模型 图 5 所示为直线轮廓加工的 MATLAB 模型 。设 x、 y 轴给定速度信号 v = 10, 则给定位置指令为斜坡 信号 , 斜坡斜率为 10; x 轴开环增益 Kx = 30, y 轴开 环增益 Ky = 15; 计算轮廓误差 ε =
Jun12009 Vol137 No16
MAT LAB 仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用
陈芳
(深圳职业技术学院 , 广东深圳 518055 )
摘要 : 分析了数控系统的伺服结构 , 根据数控伺服系统模型的传递函数 , 从数学上分析了直线轮廓和圆弧轮廓数控加 工的轮廓误差 。利用 MATLAB 的 SI MUL I N K对数控伺服系统进行了建模 , 分别给出了直线轮廓加工 、圆弧轮廓加工和螺旋 线轮廓加工的轮廓误差仿真图形 。该仿真结果与数学分析计算结果一致 。 关键词 : 仿真 ; 数控伺服系统 ; 轮廓误差 中图分类号 : T M921154 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 ( 2009 ) 6 - 225 - 2
西门子系统常见误差补偿方法的分析与研究
差、螺距误差 、跟 随误差补偿 的分析 与研 究。
1 反 向 间隙误 差 补偿
反 向间 隙误差是 机床坐 标轴 在运 动方 向改变 时实 际 位置 与显示 位置产 生 的偏差 ,也就 是说坐 标轴 运动方 向 改变 时 ,伺 服系 统按指 令运 行 了一定距 离 ,而 实际上 机 床 的机械部 件并 未移 动或移动 很少 ,实 际位置 与显示 位
E L E C T R ONI C S WO R L D ・技 术 交 流
西 门子 系统 常见误差 补偿 方法 的分析 与研 究
中航工业沈 阳黎 明航 空发 动机 ( 集 团) 有 限责任公 司 蔡 丹 金 辉 王洪义 陈 龙 郭 茜
【 摘要 】 本 篇论文 主要从 数控机床 的机械 系统误差补偿 方 面论述 ,简要介 绍 了数 控机床 常见的几种误 差 ,着重 阐述 了
激光 干涉仪 测量 方式 ,将测量 到 的补偿值 输入 到机床 参
数M D 3 2 4 5 0 中 ,补偿机床传 动链 ,值得注 意 的是利用 西门 子系 统提供 的反 向间 隙补偿功 能 ,机 床必 须重新 返 回参
E L E C T R ONI C S WOR L D ・技 术 交 流
西 门子 系统 提供 的螺距 误差补 偿功 能是线 性补偿 方 法 ,采用数据文件按轴进行螺距误差补偿,各坐标轴之间 的补偿值 互不影 响。根据坐标轴 的工作范围,确定螺距误
差补偿 的区间和 间隔,计算实际误差补偿 的点数 ,实 际误 差补偿 的点数应 小于机床系统参数M D 3 8 0 0 0 中设置 螺距误
素对 加工精 度 的影响 ,弥补 因机床 机械 部件制 造或装 配
数控机床伺服系统跟随误差对加工轮廓的影响
数控机床伺服系统跟随误差对加工轮廓的影响孙兴伟;董蔚;王可;崔海【摘要】从数控机床伺服系统特性出发,分析了跟随误差产生的原因,论述了在加工圆弧轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,推导出了具体的计算公式,并提出了采用高精度复合控制的方法减小跟随误差,从而减小其对加工轮廓的影响.实践证明,该方法具有一定的可行性.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P76-78)【关键词】伺服系统;跟随误差;轮廓误差;复合控制【作者】孙兴伟;董蔚;王可;崔海【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院,辽宁,沈阳,110178;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁,沈阳,110178;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁,沈阳,110178;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁,沈阳,110178【正文语种】中文【中图分类】TP273数控机床在进行轮廓加工的过程中,经常要求各进给轴随加工零件形状的不同而瞬时启停或改变速度,伺服系统以数控机床的各进给轴为主要控制对象,产生机床的切削进给运动[1]。
为保证加工零件的精度,要求伺服系统具有良好的稳态和动态特性,能够快速的跟随指令信号,而跟随误差的存在,势必对数控机床零件轮廓加工产生影响[2]。
因此研究有效的控制方法,以减小跟随误差对加工轮廓误差的影响,对于保证数控机床的加工精度有着十分重要的意义。
1 伺服系统跟随误差的产生所谓跟随误差,是指伺服系统发出的指令位置与系统输出的实际位置之间的稳态误差[3]。
当伺服系统发出一个按恒速v进给的位置指令时,进给轴的实际速度并不会立即达到指令速度v,而是从零逐渐上升到此值。
在稳态情况下,实际位置总是滞后于指令位置一个e值,其计算公式为式中v为指令速度,e为跟随误差,Kv为伺服系统速度增益。
Kv是数控机床伺服系统特性的一个重要参数,它反映了伺服系统速度变化快慢的程度。
从式(1)中可以看出,速度增益Kv越大,跟随误差e越小,但Kv过大,会使系统稳定性变差。
数控机床误差与补偿
误差补偿法
通过软件或硬件方法,对机床的热变形进行补偿,减小或消 除热误差对加工精度的影响。
04
几何误差补偿
几何误差来源与分类
01
制造误差
由于机床零部件制造精度不足导致 的误差。
热误差
由于机床运行过程中温度变化导致 的误差。
03
02
装配误差
电气误差补偿
通过调整电机的电气参数,如电 流、电压等,来减小或消除由于 电机性能差异和传动系统误差引 起的误差。
传感误差补偿
通过使用高精度的传感器来检测 机床的实际位置和姿态,并将这 些信息反馈给控制系统,以实现 误差的实时补偿。
软件补偿
数学模型补偿
通过建立机床的数学模型,并利用软件算法对模型进行优化,以减小或消除误差。这种方法需要精确的数学模型和高 效的算法支持。
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几何误差补偿方法
硬件补偿
通过改进机床零部件制造和装配精度来降低几何误差。
软件补偿
利用数控系统软件对几何误差进行补偿,如螺距误差 补偿、反向间隙补偿等。
复合补偿
结合硬件和软件补偿方法,通过优化机床结构设计和 改进控制系统实现更精确的几何误差补偿。
05
运动误差补偿
运动误差产生机理
机械传动误差
由于数控机床的机械传动系统(如丝杠、齿轮等)存在制造和装 配误差,导致运动过程中产生误差。
自适应补偿技术
总结词
自适应补偿技术是一种能够自动调整和 优化补偿参数的误差补偿方法。
VS
详细描述
传统的误差补偿方法通常需要人工设定和 调整补偿参数,操作复杂且精度不高。自 适应补偿技术能够根据加工过程中的实时 反馈信息,自动调整和优化补偿参数,实 现动态误差补偿,进一步提高数控机床的 加工精度和稳定性。
跟随误差或轮廓监控报警研究与解除思路
度ꎻ曲线 2 是坐标轴的实际位移ꎮ 坐标轴的理论
位移与实际位移有一恒定的滞后ꎬ存在跟随误差:
ε = v/ Kv
(1)
在查补进给期间ꎬ跟随误差 ε 不会为 0ꎬ在 te
时刻插补完成ꎬ程序段运算已到终点位置 Xeꎬ而
坐标轴实际上要经过一段延时ꎬ在 te′时刻才能达
到终点 Xeꎬ此时跟随误差 ε 为 0ꎮ
Key words: following error mistakeꎻ profile monitoring and alarmꎻ servo gain coefficientꎻ feedforward control function
重型数控机床是集机械、电气、液压、数控与 伺服系统、信息网络等多项技术为一体的机电一 体化设备ꎬ承载吨位、切削力大ꎬ进给轴传动复杂、 机床运动部件的稳定性及精度要求高ꎮ 跟随误差 出错或轮廓监控报警是重型数控机床容易发生且 维修比较棘手的故障ꎬ因为触发跟随误差出错或 轮廓监控报警后ꎬ机床将立刻停机中断加工ꎬ非正 常停机将导致挖刀或扎刀ꎬ导致产品更改加工工 艺、重新 补 焊 ( 军 工 产 品 和 核 电 产 品 不 允 许 补 焊) 、降价 处 理、 产 品 报 废ꎬ 对 产 品 质 量 存 在 不 可 估量的风险ꎮ 跟随误差、轮廓监控报警是数控系统根据进 给轴位置设定值ꎬ在伺服系统执行下ꎬ通过检测系 统检测到实际进给轴或旋转轴实际位置值比较所 得到的差值ꎬ跟随误差超出数控系统中轮廓监控 设定的误差监控值ꎬ将触发跟随误差出错或轮廓 监控报警ꎮ
« 中国重型装备» CHINA HEAVY EQUIPMENT
No. 4 November 2018
编码器检测的实际位置值也不断发生动态变化ꎬ 因此位置设定值与实际值的偏差也发生了变化ꎬ 如果跟随误差超出允许的最大值ꎬ数控系统就会 弹出“ 跟随误差出错或轮廓监控报警” ꎮ
数控机床伺服参数调整方法
数控机床伺服参数调整方法作者:李亚聪康亚彪来源:《科技创新导报》2020年第02期摘; ;要:现阶段,我国的工业发展较为迅速,产品的质量和数量都在不断提升,所以对数控机床提出了新的要求。
在数控机床的实际生产中,许多伺服参数的调整仍然不是十分完善,制约了机床的生产精度,对机床加工质量带来不利影响。
本文将从伺服系统的调整原则、顺序以及方法这三个方面进行阐述,旨在对我国数控机床伺服参数的调整提供借鉴。
关键词:数控机床; 伺服; 振荡; 参数调控中图分类号:TP659; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号:1674-098X(2020)01(b)-0066-021; 伺服系统参数调整原则伺服系统通常由三个反馈系组成,分别为位置环、速度环以及电流环,具体如图1所示。
1.1 位置环增益位置环增益是重要的参数,对机床的工作具有重要的作用。
位置环增益越大,那么当位置指令输入过后电机响应速度也会更快,进行位置跟踪会更加准确,运动部件定位会更加及时。
系统在执行指令的过程中,相应指令运转的部件会收到较大的冲力,所以也就对部件的刚性质量提出了更高的要求。
相对于高增益,位置环增益越小,伺服系统也会更加平稳,虽然如此,但是不能过分追求低增益,否则就会带来更高的使伺服系统跟踪误差,最终在工件加工时在加工轨迹上产生误差。
为了加强机床的刚性,减少跟随误差,尽可能加快定位速度,就要适当提高位置环设定值,但是应当保持在一定范围内,否则就会带来振动,降低工作质量。
1.2 速度环增益速度环增益一般用于调整速度环的反应速度。
如果增加一定量的速度环增益,那么机床的振动幅度也会更加剧烈,不利于实际工作。
所以,要确定机械部件的振动上限,在这个上限值以下来调整速度环增益,以提升反应速度。
在速度环增益设定的过程中,若缺乏合理的数据支持,就会带来偏差,导致静态误差的产生。
伺服系统中如何实现跟踪误差控制
伺服系统中如何实现跟踪误差控制伺服系统是指在工业自动化、机器人等领域中使用的一种控制系统,其功能是将输出信号稳定在给定的目标值附近。
然而,在实际的应用中,由于各种因素的影响,伺服系统实现精确控制时仍会出现误差。
跟踪误差是指实际输出信号与目标值之间的差异,是伺服系统中需要解决的一个重要问题。
本文将介绍在伺服系统中如何实现跟踪误差控制。
一、PID 控制器PID 控制器是一种经典的控制器,常用于伺服系统中。
PID 控制器通过反馈实际输出信号与目标值之间的误差,并根据误差的大小产生控制信号,调节输出信号的值。
其中,P 代表比例项,I 代表积分项,D 代表微分项。
在PID控制器中,比例项用来校正已知误差的百分比;积分项用来校正剩余误差;微分项用来弥补响应速度不够快引起的超调或不稳定问题。
PID控制器可以通过不断调整参数来达到较好的控制效果,是控制伺服系统跟踪误差的一种常用方法。
二、模型预测控制模型预测控制 (MPC) 在伺服系统中也是一种常用的方法。
模型预测控制是一种基于模型的控制策略,通过对系统的预测建模,计算多个时间点的控制量,以优化控制信号的效果。
MPC 利用系统的预测模型对运动趋势进行预测,然后再综合考虑跟踪误差和控制输入的平衡,计算最优的输出信号。
采用 MPC 控制器能够通过对输出信号和状态变量的预测来控制系统,从而在一定程度上减小跟踪误差的大小。
三、自适应控制在实际的应用中,系统参数的变化可能会导致跟踪误差的大小发生变化。
在这种情况下,自适应控制是一种有效的跟踪误差控制方法。
自适应控制是一种可以自动检测系统参数变化并及时响应的控制方法,通过对系统模型的在线更新来实现系统对参数变化的自适应。
自适应控制能够自动跟踪系统的参数,使得伺服系统可以通过自主学习动态模型参数,实现更加准确的跟踪误差控制。
综上所述,PID 控制器、模型预测控制和自适应控制都是常用的跟踪误差控制方法,其原理和适用情况各有不同。
数控系统跟踪误差过大报警现象及实例分析
图3 数控机床加工过程结构示意图
(1)控制器(数控系统)环节 数控机床的 控制器环节是用数控系统完成的,此环节包含了数 控系统硬件本身和相关的软件控制。
(2)放大驱动环节 放大驱动环节主要由伺 服驱动模块完成,现在的驱动模块也往往有自己的 CPU,所以除了硬件外同样也会有软件参数设置不 合理及错误的故障原因。
1. 相关概念 跟踪误差指的是数控机床在移动过程中的误 差,即在移动过程中,理论移动量和实际移动量的 差值(这里是和位移量“相当”的一个量值,大 多数情况下是一个电量,因为此时经过了反馈环 节),是动态的概念范畴,即E(S)=R(S)-B(S)。 这 里 , 还 要 特 别 提 及 另 外 一 个 概 念 —— 定 位 误差。定位误差指的是数控机床移动停止后产生 的误差,即位移结束后,理论位移量和实际位移 量的差值,是静态概念范畴,即E′(S)= C(S)理论- C(S)实际。 一般通用闭环控制系统结构如图1所示,其中 R(S)为输入信号,C(S)为输出信号,E(S)为输入端 定义的误差信号,G(S)为前向通道传递函数,H(S) 为反馈通道传递函数,B(S)为反馈信号。
(4)故障处理 重新换上同型号的连接电 缆,再次运行,机床故障排除。
(5)心得体会 由于X轴的编码器电缆是通过 Z轴拖动的拖链进入到电气柜的,因为本身接触不
冷加工
85 2013年 第1期
E 设备与维修 quipment and Maintenance
图1 通用闭环控制系统结构 而对于全闭环数控机床,其控制系统框图如图 2所示。 参照图1、图2并进行比对,我们不难发现数学
模型中的各个环节在实际机床内包含的部件和机 构。
图2 全闭环控制数控机床控制结构框图
2. 故障理论根源 跟踪误差过大报警产生的原因是机床在运行过 程中,实际坐标位置与反馈坐标位置不相符,且其 值超过系统规定的允许值,此时,系统便会产生 “跟踪误差过大”报警,即E(S)=R(S)-B(S)≥给 定规定值。图3为数控机床加工过程结构示意图, 从系统的控制回路看,凡是和跟踪误差数学关系表 达式相关的量都有可能成为造成此类报警的原因。 详细来说有以下几个环节:
数控机床的伺服性能及其误差分析
中,必须考虑软件处理的时间是否足够。
fmax = Vmax / 8
(4)
式中
fmax———最高速度的脉冲频率,k~z
Vmax———最高进给速度,mm / min
又设 D 为调速范围,D = Vmax / Vmin
得 fmax = DVmin / ! = DK! / ! = DK
(5)
由于频率的倒数就是个脉冲的间隔时间,对应于
跟随误差,也不会产生轮廊误差。"KV 增大,S 就增大, 实际运动轨迹将偏离指令轨迹。
!" 卷 第 !#" 期
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研究·开发
!圆弧加工时的情况
若指令圆弧为 x2 + y2 = R2,所采用 X、Y 两个伺服
系 统 的 速 度 误 差 系 数 相 同 ,KVX = KVy = KV,进 给 速 度 V = V2X + V2y = 常数,当指令位置在 P ( x,y D 点。实际位 置在 P' ( X - eX, y - ey D 点处,描绘出圆弧 AB,见图4所 示。
服务对象:企业、设计研究院所、大专院校从事机械设计、研究、
统所要求的伺服性能及其误差进行了分析,该研究结
果为伺服数控加工系统的设计提供理论基础。
参考文献
1 任仲贵主编. 现代制造工程 [ M ] . 上海:中国纺织大学出版 社,1999
2 刘跃南主编. 机床计算机数控及其应用 [ M ] . 北京:机械工业 出版社,1997
回 调速范围
在数控机床的加工中,伺服系统为了同时满足高
速快移和单步点动,要求进给驱动具有足够宽的调速
范围。单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台
五轴数控机床伺服跟随误差对S形试件法向轮廓误差影响
五轴数控机床伺服跟随误差对S形试件法向轮廓误差影响付萌;刘前军;关立文;王立平【摘要】以圆柱铣刀侧铣加工包络特征线求解模型为基础,建立刀具运动误差与侧铣加工曲面法向误差的微分关系,为机床误差与侧铣切削试件表面轮廓误差映射关系研究提供基础.以AC双摆头机床为研究对象,搭建机床伺服轴模型,仿真分析加工S形试件时机床伺服驱动轴跟随误差特性.建立侧铣加工法向轮廓误差微分模型,研究伺服跟随误差在S形试件法向轮廓误差的影响.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】4页(P82-85)【关键词】S形试件;侧铣加工;伺服跟随误差;法向轮廓误差【作者】付萌;刘前军;关立文;王立平【作者单位】清华大学机械工程系,北京100084;中国机械工业联合会,北京100823;清华大学机械工程系,北京100084;清华大学机械工程系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言五轴机床检测、优化与精度改进一直是机床研究热点[1,2]。
切削试件检测能够真实反应五轴机床综合性能,成为机床最终验收和评价机床性能的重要手段。
Ibaraki等设计由铣削加工平面构成的棱台试件,以特定加工模式实现五轴机床几何误差项解耦辨识[3,4]。
张亚针对一种摇篮型五轴机床,根据误差敏感性设计加工试件,实现机床转动轴几何误差辨识[5]。
S形试件由中航工业成飞公司提出,用于五轴机床综合加工性能检验试件[6],现已作为DIS草案将纳入国际标准ISO 10791 Part 7[7]。
S形试件表面是非可展直纹面,存在扭曲角和原理误差,离散刀位插补造成加工误差[8]。
Guan等研究圆柱侧铣加工S形试件曲面数控编程原理误差研究,给出了侧铣加工中测量原理误差补偿方法与加工数控编程刀位生成算法[7,9]。
Sato等研究了数控编程与机床转动轴几何误差对S形试件的轮廓精度影响[10]。
王伟等对比几种典型五轴加工试件速度与加速度特征,研究了S形试件动态检测优越性[11]。
基于前馈控制的数控机床进给运动轮廓误差分析
中 图 分 类 号 : H1 T 6 T 6; G 5 文献标 识码 : A
Anayss t nt ur Er or o l i o Co o r fCNC a hi e To iFe d M o i n Ba e n Fe d o w a d Co r l M c n o e to s d o e f r r nt o
制 领 域 的重 要 研 究 方 向之 一 。 目前 数 控 系 统 进 给 运 动 控 制 系统 均 通 过 插 补 算 法 将 两 轴 或 多 轴 的 轮 廓 运 动 分 解 为 各 轴 的 位 置 控 制 指 令 , 过 各 轴 独 立 位 置 伺 服 运 通
L n -h n IHo gs e g,S a UN Qu n,Z HAN in h a G Ja — u ,YAO Z o g h n
( c ol f uo a o , aj gIstt o T cn l y N nig 7 C ia S h o o A tm t n N ni ntue f eh oo , aj 1 1 , hn ) i n i g n 2 16
w ad c n r l ri f e c h o t urpr cso n t xs m o e e t s cal f rcr u a o e e t r o tol l n et e c n o e iin i wo a i e n u v m n ,e pe il y o ic lrm v m n .Co ・ n
是一种 有效减 小跟 随误 差的方法 , 已广泛 应 用于数 控机 床进 给 运 动控 制 。 文章研 究 了两轴 匹配 时前馈 控 制增 益和前馈控 制滤 波器带宽 对 两轴轮 廓运 动精 度 , 别是 圆弧运 动 精度 的影 响。 结论 对 合理 选择 特
数控车工技师模拟试卷(六)
数控车工技师模拟试卷(六)第一篇:数控车工技师模拟试卷(六)数控车工技师模拟试卷(六)一、填空题(每题1分,共20分)1.在位置增益一定的条件下,跟随误差随着进给速度的增加,其值______(增大、减少、不便)。
2.车床半闭环控制系统常以______为反馈元件。
3.增量式光栅尺经尺经信号处理电路后输出______信号,而绝对式光栅尺输出二进制BCD码或格雷码。
4.液压油的温度过高,其粘度变小:温度过低,其粘度变大。
这种情况将影响液压执行机构动作的______和可靠性。
5.如果I0.0状态为1,那么逻辑符号的运算结果为______。
6.数控机床与普通机床相比在结构上差别最大的部件是______。
7.在数控机床进给传动系统中,采用滚珠丝杠副消除轴间间距的目的主要是______。
8.组成环中,由于该环减小使封闭环增大的环称为______。
9.数控机床用的滚珠丝杠的公称直径是指______。
10.粗车铸铁应选用______牌号的硬质合金车刀。
11.可转为刀片型号的第八位E表示切削刃截面形状为____ 12.可转为刀片型号的第九位R表示切削方向为____。
13.一把新刃磨的刀具,从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所使用的切削时间称为。
14.ISO族标准需经过第三方进行,证明产品是按照ISO族标准的质量体系产生的。
15.在车削曲柄及扇板开档时,可在曲轴中间使用。
16.一般有控制单元和算术逻辑单元组成。
17.通过传感器检测某一部位(如伺候电动机)运动并进行反馈,间接控制目标运动系统为系统。
18.某系统的I/O点数为32点,则选PLC机的容量为 K。
19.两个或两个以上支承点重复限制同一个自由度,称为。
20.工件的定位基准与设计基准重合,就可避免的产生。
二、单项选择题(每题2分,共20分)三、判断题(每题1分,共10分)四、简单题(每题5分,共20分)五、论述题(每题7.5分,共30分)第二篇:数控车工技师论文数车实训的项目教学运用李辉【摘要】:随着科学技术的迅速发展,传统的制造业已发生了显著的变化,职业技术学校作为生产一线操作和技术人才的培养基地,应及时合理地调整教学计划,快速高效地为现代社会培养出高质量的技术人才。
数控系统伺服参数对跟随误差影响的研究_王建明
5结论通过一种复映测量方法进行刀具磨损的建模,以球头刀具磨损为研究对象,采用复映测量手段获取刀具磨损,在复映测量获得刀具磨损的过程,针对复印测量的球头铣削刀具磨损数据采用拟合的数据处理方法对所测的磨损数据进行分析与处理,根据刀具磨损数据处理的流程以Visual C++为开发平台实现了基于复映测量的刀具磨损数据处理模块,为基于复映测量的刀具磨损建模提供了基础,所提出的刀具磨损数据处理方法可有效对刀具磨损数据进行分析建立刀具磨损模型,方便实现刀具磨损状态监测。
参考文献[1]M.Nouari ,A.Ginting .Wear characteristics and performance of multi-layerCVD-coated alloyed carbide tool in dry end milling of titanium alloy [J ].Surface &Coatings Technology ,2006(200):5663-5676.[2]Wang Haiti ,Shao Hua ,Chen Ming.On-line tool breakage monitoring inturning [J ].Materials Processing Technology ,2003,139(5):237-242.[3]P.W.Marksberry ,I.S.Jawahir.A comprehensive tool-wear/tool-life performance model in the evaluation of NDM(near dry machining )for sustainable manufacturing [J ].International Journal of Machine Tools &Manufacture ,2008,(48):878-886.[4]Weihong Li ,Weiguo Gong ,T.Obikawa ,etal.A method of recognizing tool-wear states based on a fast algorithm of wavelet transform [J ].Journal of Materials Processing Technology ,2005,(170):374-380.[5]Kuan -Ming Li ,Steven Y.Liang.Modeling of cutting forces in near drymachining under tool wear effect [J ].International Journal of Machine Tools &Manufacture ,2007,(47):1292-1301.[6]Yong Huang ,Steven Y.Liang.Modeling of Cutting Forces Under HardTurning Conditions Considering Tool Wear Effect [J ].Journal of Manufac turing Science and Engineering ,2005,(127):262-270.数控系统伺服参数对跟随误差影响的研究*王建明李萍奎马术文江磊(西南交通大学机械工程学院,成都610031)Analysis of influence of servo system parametersof CNC on follower errorWANG Jian-ming ,LI Ping-kui ,MA Shu-wen ,JIANG Lei(Southwest Jiaotong University Mechanical Engineering ,Chengdu 610031,China )文章编号:1001-3997(2011)11-0152-03【摘要】利用MATLAB/Simulink 分析工具,对数控机床的伺服系统一般性模型及部分参数对伺服性能的影响进行了分析和仿真。
伺服电机的跟随误差
伺服电机的跟随误差
伺服电机的跟随误差是指电机在被指令控制下应达到的位置或速度与实际达到的位置或速度之间的差异。
跟随误差主要受到以下因素的影响:
1. 控制系统的精度:包括编码器的分辨率、电机驱动器的控制精度等。
高精度的控制系统能够减小跟随误差。
2. 负载变化:当电机承载的负载发生变化时,可能会导致跟随误差的增加。
对于不同的负载,电机控制系统需要相应调整。
3. 惯性:伺服电机在加速或减速时有惯性,会导致跟随误差。
通过合理地调整控制算法和参数,可以减小因惯性引起的跟随误差。
4. 机械松动或磨损:如果电机的机械部件出现松动或磨损,会导致跟随误差的增加。
及时进行保养和维护可以减小这种因素对跟随误差的影响。
综上所述,要减小伺服电机的跟随误差,可以通过提高控制系统的精度、调整控制算法和参数、及时维护保养等措施来实现。
数控机床中的跟随误差原理
1 跟随误差的形成数控机床的伺服进给系统均可简化为一阶系统来论述。
当恒速输入时,稳态情况下系统的运动速度与指令速度值相同,但两者的瞬时位置却有一恒定的滞后。
如图 1 所示,曲线 1 为某一坐标轴的位置命令输入曲线,曲线 2 为实际运动的位置时问曲线。
当时t=t时,系统进入稳态,实际位置总是滞后命令位置一个E值 ( 即跟随误差 ) 。
如在ti时刻,指令位置在yi点,此时实际位置在 Yi ,则跟随误差 E i=yi—yi ‘ 。
在t时刻,插补完成,再没有新的位置命令发出,此时仍存在跟随误差 E ,但坐标仍需继续运动,直到 t 。
时刻实际位置到达y。
,即跟随误差为零时才完全停止。
由上可得跟随误差的计算公式:E = U / Ku ;图1 恒建输入下的稳态误差式中: U ——移动坐标的运动速度,——系统增益。
----------------------------------------------------------- 愈大,跟随误差愈小,但托过大会使系统稳定性能变差,且运动速度与跟随误差成正比。
---------------------------------------------------2 跟随误差与轮廓误差的相互关系轮廊误差是指实际轨迹之间的最短距离。
此仅分析直线和圆弧两种情况下产生的轮廊误差。
1)加工直线轮廊的情况若两轴的输入指令为:----------------------------------------Y(t)= Uy *t , X( t )= Ux *f 则轨迹方程为: Y= Uy * x /Ux由于存在跟随误差,在某一时刻指令位置在p(x,y)点,实际位置在p 点,如果2所示,其坐标位置为:(1)其中跟随误差Ex,Ey,为(2)式中为x轴和y轴的系统增益。
从式样(1)中消去t,得实际轨迹方程为:(3)轮廓误差可由解析集合法求得p 点至指令直线的距离(4)将(2)式代入(4)得,(5)式中:为平均增益;△Ku=Kux-Kuy为x,y轴系数的差值△Ku/K u为系统增益的失配量,为进给速度。
跟随误差
核心提示:坐标轴的位置跟随误差是坐标轴指令位置与实际位置间的差值,在数控机床上,它亦反映了系统的动态跟随精度与静态定位精度。
这是坐标轴的位置跟随误差是坐标轴指令位置与实际位置间的差值,在数控机床上,它亦反映了系统的动态跟随精度与静态定位精度。
这是在维修过程中,需要特别引起注意的重要参数。
在不同的FANUC系统中,各坐标轴跟随误差的诊断参数号如下:1、FS0/6诊断参数地址DGN800:X轴位置跟随误差:DGN801:Y轴位置跟随误差;DGN802:Z轴位置跟随误差;DGN803:4轴位置跟随误差。
2、FSll/FSl5诊断参数地址DGN3000:与轴选择对应,为X、Y、Z、4、5轴位置跟随误差。
3、FS 0i/PM0/16/18诊断参数地址DGN300:与轴选择对应,为X、Y、Z、4、5轴位置跟随误差。
除以上系统状态诊断信号外,FANUC系统还可以对各轴伺服驱动器以及编码器的各种报警信号进行诊断,以确定故障的原因。
伺服轴位置跟随与监控2011-03-18 00:48:42| 分类:FANUC | 标签:位置跟随|字号大中小订阅在使用分度工作台中,由于机械夹紧误差的影响,为使伺服模块不引起过载报警,进行以下处理:开通伺服关断伺服关断是一种撤销CNC的位置控制,保留位置检测功能的控制方式。
在伺服关闭状态下,闭环位置控制功能无效,伺服电机的电枢输出将被关断,电机转子处于自由状态,因此在外力作用下,可以通过辅助手段直接移动坐标轴,注意:如果设置成垂直轴,可能有下落的危险伺服关闭后,CNC的位置测量系统仍然处于正常工作状态,此功能与位置跟随功能同时使用,在伺服关闭后所产生的位置变化仍然被CNC所记录,当坐标轴恢复控制后,仍然能够继续使用。
伺服关闭通常用于定位完成后需要机械夹紧的坐标轴。
实例:假如第四轴使用分度工作台,必须在梯图中加入如下语句(16/18…i 等系统),其中R0048.3为工作台夹紧完成信号,G0126.3为伺服关断信号| R0048.3G0126.3 |00002 *----||--------------------------------------------------------------------------()---*| .|||切换到位置跟随方式,位置跟随与监控是CNC对伺服关闭状态下的坐标轴运动进行检测与监控的功能。
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合的数据处理方法对所测的磨损数据进行分析与处理 ,根据刀具
王建明 李萍奎 马术文 江 磊
( 西南 交通大学 机械 工程学 院 , 成都 60 3 ) 10 1
An lss o f en e o e v y t m ar me e s ay i f n l c fs r o s s e p a i u t r O f CNC n f l we r o o l o re r or
Srae&C aig T cn lg ,0 6 2 0 :6 3 5 7 . ufc ot s eh ooy2 0 (0 )5 6 — 6 6 n
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T os ol&Ma uatr,0 7 (7 : 9 — 3 1 nfcue20 .4 ) 2 2 10 . 1
参考 文献
C D ca d l yd a i o i d d ii a i l [] V — ot l e r d t l y n ln ot n m a o J . e ao c b e o r e m l g fi u l y n t
4 Wehn iWegoG n ,.bk w ,t1 eh d cg in to— . or i 磨损数据处理的流程以 Vsac + i l +为开发平台实现了基于复映测 1 ] iogL, iu ogTO ia aeaAm to feonz g ol u
量的刀具磨损数据处理模块 ,为基于复映测量的刀具磨损建模提 供了基础,所提出的刀具磨损数据处理方法可有效对刀具磨损数 据进行分析建立刀具磨损模型 , 方便实现刀具磨损状态监测 。
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1 ]K a MigL,t e Lag Moeigo ut gfre nn a r 5 un— n iSe nY.i . dl f tn ocsi erd v n n c i y
mahnn ne ol ereet ljnen t nl ora o cie ciigu dr o w a f c J. trai a Ju l f hn t f I o n Ma
WA NG in mig L ig k iMA S u we ,I Ja - n , IPn — u , h — n JANG L i e
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中图分类 号 : H1 , N 2 ., G 5 文献 标识 码 : T 6 T 8 03 T 6 9 A
1 弓 言 f
现代数控机床多采用三环结构的闭环伺服控制 , 为了保证
的 数 参。
机床使用一段时间后 , 机械参数发生变化 , 从而导致驱动性
数控机床的 良好性能 , 靠每一个环节都需要有正确的且相互匹配 能降低 ; 并且 由于各轴机械参数变化 不一致 , 从而产生各轴驱动
1 Wa gH i ,h oH aC e n .n l eto bekg o i r gi 2] n at S a u ,h uMig —i ol ra aem nti i O n on n
t n gJ. a r lPoe ig eh o g , 0 ,3 ( ) 3— 4 . u i [] t is r s n T c nl 2 3 195 : 72 2 rn M e a c s o 0 y 2
★来稿 日 : 1- 0 - 期 2 1叭一 3 k 0 基金项 目: 新世纪优秀人才 20(C T0—65 09N E -906 )
5结论
通过一种复映测量方法进行刀具磨损的建模 , 以球头刀具磨 损为研究对象, 采用复映测量手段获取刀具磨损 , 在复映测量获得
刀具磨损的过程 ,针对复印测量的球头铣削刀具磨损数据采用拟
机 械 设 计 与 制 造
12 5 文 章 编 号 :0 1 39 (0 1 1- 12 0 10 — 97 2 1 ) 10 5 — 3
第 1 期 1
2l年 l 0 1 1月
Ma h n r De i n c Nhomakorabeaey sg
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Ma u a t r n f cu e
数控 系统伺服参数对跟随误差影响的研 究 木