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球杆仪调试机床简易说明

球杆仪调试机床简易说明

球杆仪调试机床简易说明 

球杆仪调试机床注意事项
1.1 用球杆仪来调试机床前要用激光调好机床精度,补好螺距补偿
1.2 调试前要热机半个小时以上,但是时间不宜太长。(建议半小时到一小时)
1.3 使用球杆仪前要验证程序的正确性,运行过后验证无误才可使用球杆仪验证。
1.4 更改驱动器参数时要取下
球杆仪检测设备,更改后要运行程序保证机床可以正常运行后方可是用球杆仪检验,以免调试后机床产生振动等损坏球杆仪精密仪器。
1.5 如果
主轴定位性能不佳,会产生振动,尽量不要在定位情况下操作球杆仪,使用外力固定主轴。
1.6 如果原中心有偏移,要及时偏移回来,以免以此影响圆度。


调试难点与解决方法
2.1、反向跃冲过大

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2.1.1 对加工带来的影响

反向跃冲的影响将使圆弧插补刀径出现一个小平台后再向原轨迹复位的台阶。
2.1.2 可能造成的原因
当某一机器轴向某一方向驱动,然后必须向相反方向反向移动,在换向处机器不是平稳反向运动而可能短时的粘性停顿。图中所示为在Y轴有暂停。导致该问题的可能原因如下:
a.该轴驱动电机采用的扭矩不够,造成在换向处由于摩擦力的方向发生改变而出现粘性停顿。

b.机器在进行反向间隙补偿时伺服响应时间不准确,这意味着机器不能准时地对反向间隙施加补偿,导致轴出现停顿,而由反向间隙带来的停滞被取而代之。
c.伺服响应在伺服换向点很差,导致在轴停止一个方向运动和开始另一方向运动之间出现短暂时延。

2.1.3 解决方法
在保证电机扭矩、机床精度及各补偿正常情况下,要每个轴的响应速度要提高,才会尽量减小反向跃冲值。调试方法,增加速度环积分、位置比例增益、电流环积分等参数,同时要调整其他参数使之平稳运行。

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2.2、伺服不匹配过大

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2.2.1 对加工带来的影响
伺服不匹配将导致插补圆不圆。一般情况下,进给率越高造成插补圆的椭圆程度越大。
2.2.2 可能造成的原因
当轴间伺服环增益不匹配时将发生伺服不匹配误差,它导致一根轴超前于另一轴而出现椭圆形的图形,超前轴的增益较高。
2.2.3 解决方法
伺服不匹配的球杆仪检测图形与垂直度的球杆仪检测图形很相像,关键在于正反转形成的检测图形呈椭圆偏移方向是否一致,如果一致为垂直度影响,如果不一致为伺服不匹配影响,如果是伺服不匹配要调节联动轴的位置比例增益参数,可使滞后轴的增益加大,也可降低超前轴的增益,使其平衡。在一般情况下,联动轴的位置比例增益设置相同。由于在较低进给率伺服不匹配影响较小,要得到较高精度的圆弧插补时可采取较低的进给率。

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2.3、机床振动

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2.3.1 对加工带来的影响
机器振动的主要影响是加工的零件表面光洁度差。机器振动幅度决定了光洁度的好坏程度。
2.3.2 可能造成的原因
机器上有振动介入。如图所示,振动方向平行于Y轴。振动有可能由机器自身产生(由驱动队列、伺服环作用或损坏的滚柱引入),或由周边环境引入(通过地面振动)振动。
2.3.3 解决方法
如果是伺服环作用引入此时需要调节电流检测滤波和速度反馈指令滤波参数,同时适当减小速度环与位置环增益。如果是机械损坏引入要及时更换。如果是周边环境引入,要切断引入源继续测试。



2.4、诊断余差过大:
2.4.1 对加工带来的影响
加工产品的表面不光滑。
2.4.2 可能造成的原因
在球杆仪检测图形分析中,各项数据均很好,但是圆度精度较差,此时是诊断余差比较大,引起诊断余差较大的是联动轴外因引起的振动。可能是主轴定向后会震动引起,也可能是机床的外围设备振动引起,去掉振动源再去检测。
2.4.3 解决方法
    找到振动源并去除。



2.5、垂直度

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2.5.1 对加工带来的影响
垂直度误差的影响在于机器加工零件表面间不垂直和联动轴插补圆弧精度不够。
2.5.2 可以造成的原因
机床调试刚性很大或者刚性调试很软时导致某些部位不值,会发生垂直度不好的现象。还可能是机床机械几何精度问题(轴可能有局部弯曲或机器轴可能整体未调直、机器导轨可能过分磨损,导致机器在运动时在轴中有一定间隙),即所测试两轴的相互间不为90°。
2.5.3 解决方法
    根据具体分析产生的原因,确定方法,如果是伺服刚性问题,调试参数解决问题;如果是机床几何精度问题,要调试机械几何精度解决问题。

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2.6、比例不匹配

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2.6.1对加工带来的影响
比例误差的影响是机器上切削的零件出现尺寸误差。
2.6.2主要有几种原因造成
如果机器上使用了线性误差补偿参数,可能参数设定有误。
轴上带状光栅拉的过紧或过松。(此情况为理论推测,因现阶段没有光栅机床没有验证过)
轴的滚珠丝杠可能出故障或过热,机械原因为丝杆有问题螺距误差没有补偿造成,或者丝杆两端轴承损坏等,导致丝杠螺距误差。

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2.6.3解决方法
正确使用线性补偿。(通过激光检测机床进而调整线性补偿)
检测轴上带状光栅的安装问题。
检查机床是否运行时间过长或者润滑不足导致丝杠过热,另外是否为螺距补偿没有补偿或者丝杆轴承损坏。

完成上述设定后,点击“System”后选择“波形”,右扩展进入“圆”画面,依次点击“操作”、“测量” 和“启动”,此时 “Y-TIME”画面内“Now Sampling”标志急速闪烁。切换至 MEM 方式运行 NC 程序,触发后“Now Sampling”慢速闪烁直至采集结束,最终采集的振动频率曲线如图 11 所示。为便于观察,可在图形下方进行显示调整。

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循圆测试

      通过循圆时的伺服电机反馈数据(POSF 或 ABS)来观察机床象限突起状况,需要准备 NC 程序。

3.1 NC 程序

    下例为 X 轴和 Y 轴 R10F2000 的循圆程序,后续的 Servo guide mate 设定以此程序为基准,圆弧半径和进给速度可以修改。根据实际参数设置可选择是否开启高速高精控制和高速 HRV 控制。

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3.2 Servo Guide Mate 设定

       采集循圆曲线时,Servo Guide Mate 端“测量设定”部分与图 2 一致,本节重点描述“设置通 道”和“图形&运算”部分的设定。

3.2.1 设置通道

      “设定通道”画面的进入方式有两种:1、点击“System”后选择“波形”,右扩展进入“圆”画面,然后依次点击“操作”、“测量”、“取数”和“CH 设定”后进入“设定通道”画面(见图 3)。2、点击“System”后选择“波形”, 右扩展进入“CH 设定”画面,翻页至图 3 所示的“设定通道”。CH1~CH2 和 CH3~CH4 分别采集 POSF 和 ABS,具体设定值及含义见表 7。可根据实际需求选择其中一组设定即可,后文以 POSF 为例进行设定。

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表 循圆测试-CH 设定

3.2.2 运算&图形

       “运算&图形”画面的进入方式有两种:1、点击“System”后选择“波形”,右扩展进入“圆”画面,依次点击“操作”后连续右扩展至“O/GSET”进入 “运算&图形”画面(见图 9)。2、点击“System”后选择“波形”,右扩展进入“CH 设定”画面,翻页至图 9 所示的“运算&图形”画面。设定值见图 9,如需采集 ABS,只需将“输入 1”和“输入 2”分别设定为 3 和 4 即可。

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图 循圆测试运算&图形

3.2.3 缩放

       “缩放”画面的进入方式有两种:1、点击“System”后选择“波形”,右扩展进入“圆”画面,依次点击“操作”后连续右扩展至“比例”进入 “缩放(圆弧)”画面。2、点击“System”后选择“波形”, 右扩展进入“CH 设定”画面,翻页至 “缩放(圆弧)”画面。具体设定值见图 10 图 9,注意“中心-横轴”和“半 径”的设定与圆弧半径一致。

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图 10 循圆测试图形缩放

3.2.4 曲线采集

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图 11 循圆测试曲线

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3.3 参数调整

3.3.1 圆度调整

      圆度的问题即在加工圆弧形状时,圆的轮廓成椭圆形状,其主要原因为插补的两轴存在动态不匹配的问题,需检查出插补轴以下参数是否完全一致。

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表 圆度调整相关参数

3.3.2 圆大小调整

      圆大小的问题相对圆度问题一般情况下对加工精度的影响较小。圆大小产生的原因主要是伺服滞后所带来的加工形状误差,在系统侧可以使用前馈功能、适当设定较小插补后时间常数等方法,改善伺服滞后所引起的加工形状误差。

3.3.3 圆的象限调整

       圆象限的调整是伺服调试中较为困难的地方。象限问题产生原因如下:在机床进给轴传动过程中,反向间隙、摩擦等因素造成电机在反向运转时产生滞后,进而造成加工的延时,在加工圆弧象限过渡处将会留下象限凸起的条纹。通常使用反向间隙加速功能进行象限调整:将人为设定的反向间隙加速补偿量补偿至速度积分环节的 VCMD,用以改善电机受传动环节影响造成的滞后,降低反转时的位置误差。具体调试步骤如下:

     一段反向间隙加速调整,建议参数见表 9。

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表 一段反向间隙加速相关参数

     实际调试时,根据突起量进行加速量(No.2048)和加速时间(No.2071)的配合调整,直至凸起控制在5u以内。理论上电机在从“+→ -”和从“- → +”其反向延时滞后的量应该是一致的,但由于机械安装以及导轨摩擦等外界因素的影响,在实际测试圆弧时可能会出现不一致的情形,此时需要调整P.2094。此外,当插补轴中有重力轴时,需要对重力轴进行扭矩补偿,通过调整P.2087 的设定值保证重力轴上下反转时凸起量一致。P.2087可设定正值(配重过轻)和负值(配重过重)。

    二段方向间隙加速:如果在一段反向间隙加速功能补偿值设定很大时 (如:P.2048:600,P.2071:80 左右),加工圆弧的象限凸起仍没有明显作用,需要尝试使用二段反向间隙加速功能。二段反向间隙加速功能,主要针对机床本身的传动摩擦力,与一段反向间隙加速的关系如图 12所示。调整时需要使2段反向加速Type2有效(P.2015#6=1,P.2271#5=1),调整P2039、P2089使过冲在5um以内。注意:需要使用二段反向间隙加速功能时,往往一段反向间隙加速补偿量设定很小,否则容易过切。

3.3.4参数调整

       当刚性攻丝同步误差过大时,需要确认的参数如表 11 所示。

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表 11 刚性攻丝同步误差相关参数

 
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