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FANUC | 伺服轴异响问题处理说明

FANUC | 伺服轴异响问题处理说明

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服轴和主轴异响是机床出厂调试时极为常见的问题。本周我们就通过两期内容,分别介绍如何解决由于振动引起的伺服轴和主轴异响问题。 

 

1伺服轴异响问题描述

伺服轴轴异响是机床出厂调试时的常见问题,表现形式主要有以下几种:

    1)静止状态下,机床上电后电机负载波动,手触碰电机能够感受到抖动或“嗡嗡“声;

    2)机床在手动模式下,移动伺服轴出现剧烈抖动或尖锐啸叫;

    3)机床在自动模式下,移动各轴进行定位时出现剧烈抖动或尖锐啸叫;

    4)机床在自动模式下,各轴进行插补时出现剧烈抖动或尖锐啸叫;

    5)机床在自动模式下,进行某些特定加工时出现低沉撞击声

    6)机床在运行中出现其他形式的异响

 

2伺服轴异响原因分析

 

 (1)半闭环伺服轴异响原因分析

    在半闭环控制的机床中,参数设定比较简单,只要将电动机的代码等设定好,系统即可自动进行合理匹配。所以经过初始化设定后,机床一般即可以平稳可靠运行。

 

机械安装:半闭环异响中,很多情况下均可以通过调整机械安装消除振动,常见的引发异响的机械环节有:联轴器,轴承,丝杠,护罩等,在这些安装环节中,只要厂家按照各部分的安装标准进行装配,就能避免由于安装导致的轴异响。

 

参数设置:参数设置不合理也会导致轴异响,具体设置方式将在后续章节中详细介绍

 

(2)全闭环伺服轴异响原因分析

    在全闭环机床中,通常使用光栅尺或编码器实现机床的全闭环控制。全闭环在提升机床精度的同时,也由于各种因素导致异响,尤其在大型机床上表现突出,常见的异响原因有以下几种。

 

外部干扰:通常全闭环控制所使用的编码器、光栅尺与SDU模块之间的连接线缆大部分为MTB自行制作,因此线材质量、屏蔽与否不能得到良好保证,且机床外围强干扰源较多,干扰时常存在。干扰通常会引起伺服轴误动作、异响、零点无法建立等等故障。但是只要加强屏蔽、规范走线即可解决问题,此处不再赘述 

 

机械传动:一般情况下,使用全闭环的机床规格中型偏大,机械传动为齿轮齿条、大规格丝杆等。通常装配较大减速机构,大部分机械传动刚性不高,传动间隙较大,导致在全闭环控制时候出现异响

 

参数设置:参数设置不合理也会导致轴异响,具体设置方式将在后续章节中详细介绍

3半闭环下伺服轴异响排查点

 

 (1)增益调整

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提升各轴的位置环增益和速度增益能够有效的提升各轴的响应性能,提升机床刚性,但是过大的增益会影响机床稳定性造成异响,通过降低轴的位置增益与速度增益能够消除由于刚性过大造成的轴异响。

(2)伺服频响调整

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伺服调整中频率响应调整是机床伺服优化需要调整的基础步骤之一,具体调试流程不再详述。

 

(3)TCMD电流测量

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在进行频响测定后,若轴在进行G00定位或者G01单轴插补或者多轴插补运行时仍然出现异响,此时就可以进行TCMD电流测量进行振动点的确定。

 (4)其他形式的异响处理方式

通过之前几种方式基本能够解决轴的异响尖叫问题,而伺服参数设定不合理等,也会在机床运行造成异响或撞击声。

a.      机床停止时的异响

        在机床静止状态下电机出现异响,负载跳动较大时可以使用以下方式消除振动:

        1.测量静止时的TCMD曲线,通过傅里叶变化寻找振动点,通过HRVTCMD滤波器消除振动。

        2.使用停止时增益可变功能。

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.     3.检查是否使用速度环比例高速处理功能,该功能能够使得速度控制的比例向计算高速化,提升精度,但是低频机械振动会被放大,导致停止时异响

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      4.使用加速反馈功能  此功能是对速度环反馈的一种补偿。由于机床的传动环节导致弹性变形,或是负载的惯量折合到电机轴上后与电机的转子惯量相比较大时,就会产生50-150赫兹的震荡。使用此功能补偿加速时的反馈,使响应加快,消除震荡。一般设定在-10-20之间,如在加减速时有震荡,可适当减少此参数值。需要注意,此值太大,反而可能引起异响。

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      5.检查是否使用电流环1/2PI功能,该功能使用时能够提升电流环响应,但是有可能导致停止时电机励磁声音增大或停止时异响

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b.       机床轴运行时异响

在机床静止状态下启动时电机出现异响,负载跳动较大时可以使用以下方式消除振动:

1.在机床静摩擦较大时,启动过程中可能出现爬行现象导致异响,此时可以使用N脉冲抑制功能进行消除振动。

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2.手轮方式启动异响,可以通过提升1624手动时间减速时间常数以减缓异响。

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       3.在机床G00定位时由于电机的冲击出现的轴异响可以通过调整1620,1621或者16711672进行消除。

       4.在自动方式进行加工时出现异响,可以排查加工相关参数是否设置合理,加减速方式是否为直线型等

 

4全闭环下伺服轴异响排查点

 

在处理完成半闭环异响后,全闭环若出现异响问题,主要原因还是在于外部干扰和检测器安装精度上,参数处理上主要有以下几种方式

(1)机床速度反馈功能

通过全闭环系统中将机床本身的速度加到速度控制中区,由此来保证整个位置环路的稳定,降低振动

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(2)双重位置反馈功能

双重位置反馈功能就是同时考虑全闭环和半闭环的位置数据,将全闭环控制成类似半闭环的功能

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5伺服轴异响处理流程

 

(1) 停止时异响

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(2) 运动中异响

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