A06B-0115-B804THM46100精密卧式加工中心(沈机集团)昆明机床股份有限公司在***机床重大专项支持下***新开发的四轴精密卧式加工中心，可广泛应用于复杂箱体类零件、盘类及模具等零件的加工。如图1所示，该机床由X、Y、Z方向的直线进给轴和绕B轴的回转工作台构成，为提高系统刚度而采用了“箱中箱”的独特结构，如图2所示，并且为了保证X方向具有较大的驱动能力，而采用了X1、X2双轴驱动的模式。由于该加工中心FANUC31i数控系统具有丰富的控制功能，因此此加工中心配置了FANUC31i数控系统，以实现对X、Y、Z直线位移及B轴回转位移的高速高精度控制。THM46100精密卧式加工中心图1THM46100精密卧式加工中心THM46100机床机械结构图2THM46100机床机械结构2伺服驱动系统参数整定方法研究为提高数控机床的刚度、稳定性及高速加工性能，需要对其控制系统的参数进行调试，一方面使得机械传动系统和运动系统更好地匹配，另一方面补偿由于机械系统的缺陷而引起的误差。本文基于FANUC3li-MA，通过PI控制器参数整定和轮廓误差***两方面研究提高机床加工精度的方法。2.1环PI控制器参数整定控制系统三环控制结构图3控制系统三环控制结构如图3所示，FANUC3li-MA伺服驱动系统可简化为传统的电流环、速度环、位置环三环控制结构方式，分别通过位置控制环节(比例P控制器)、速度控制环节(比例积分PI控制器)、电流控制环节(比例积分PI控制器)等实现系统的***控制。对数控系统三环控制器PI参数的调节，对于提高机床的精度具有较为重要的意义。由于内环性能的优劣直接影响着外环的控制性能，因此在PI参数调节过程中，通常采用从内环到外环，即电流环、速度环、位置环的调试顺序，分别对系统的力矩、速度、位置进行控制，以保证整个伺服系统性能的充分发挥。FANUC3li提供了以下可供调节的伺服参数。1)电流环控制器：N02040---电路环积分增益和N02041m电流环比例增益。2)速度环控制器：N02043m速度环积分增益和N02044m速度环比例增益。3)位置环控制器：N01825一位置环路增益。在对电流环调试过程中，在机床不发生振动的前提下，令积分增益先失效而逐渐提高比例增益N02041，直至电机发生微弱的啸叫，然后再通过积分增益系数N02040的调节以消除系统的稳态误差。通过电流环PI参数的整定，可以提高系统的快速响应性并***内部干扰，使得系统在保证其稳定性的同时有较大的扭矩。速度环调试方法类似于电流环PI参数的整定过程，在保证系统稳定性的前提下，通过增益的提高获得较高的伺服刚度，同时施加积分环节消除稳态误差。速度环良好的性能增强了系统抗负载扰动的能力，并且***了速度较大幅度的波动。通过位置环增益的调节可以实现系统更加***的位置控制，减小位置偏差量，但同时可能会造成系统振荡，需要根据实际情况酌情确定，其余位置偏差的关系可用下式表示：位置偏差量(e)=进给速度(v)／/位置环路增益(KP)2.2反冲加速功能机床在其反向过程中，由于导轨和滑块接触部件之间摩擦的影响以及丝杠螺母传动间隙，造成电机反转的***，从而引起较大的轮廓误差，使得机床在进行圆周运动的情况下，会造成圆弧切削时的过象限突起误差。为减少此项误差，FANUC3li提供了反向加速功能。通过数控系统的反向加速功能，在机床反向处施加一定补偿量以增大瞬时扭矩，从而消除摩擦的影响。FANUC3li提供了N01851一反冲补偿值、N02048--反冲加速量、N02071一反冲加速补偿有效时间等反向加速参数，通过合理调节系统这些参数，可以实现机床在反向时的瞬间加速。当其补偿值设置的较为合理时，机床运动部件的实际速度将会准确跟随给定速度如图4(a)所示；若补偿值设置较小，系统得不到充分补偿，其反冲加速不甚明显如图4(b)所示；若补偿值设置过大，又会造成过补偿，引起过切现象，如图4(C)所示。反冲加速功能11、偿速度延迟2.3静摩擦补偿功能当机床沿同一方向从停止状态开始启动时，由于静摩擦的作用，造成速度增加延迟。针对此，可通过摩擦补偿功能，如图5所示，在机床再次启动时，施加补偿、偿数据于速度环中，由此消除速度停滞现象。静摩擦补偿需要调节的参数有N02005#7-静摩擦补偿功能有效、N02071-静摩擦补偿功能有效时间、N02073-静摩擦补偿值(停止到开始运动时的速度偏置值)和N02073-停止状态判断参数(确定机床是否进入停止状态)。NKCL01-100MNKCL01-10MNKCL01-11MNKCL01-15NKCL01-150MNKCL01-220MNKCL01-260MNKCL01-62MNKCL01-70MNKCL01B-5、NKCL02B-5NKCS01-100NKCS02-100NKDO01-2NKDO01-3NKDO11-3NKDS02-100NKDS03-2NKDS05-10NKDS05-2NKEB01NKEB02NKHS01-15NKHS01-20NKHS01-25NKHS03-15NKHS03-20NKLM01-10NKLM01-15NKLM01-20NKLM01-25NKLS01-10NKLS01-15NKLS01-20NKLS01-5NKMF01-2NKMF02-2NKMP01-2NKMP01-5NKMR01-15NKPL01-6MNKPL01-9MNKRO01-3(5)NKSD01-10NKSD01-15NKSD01-20NKSD01-25NKSD01-30NKSE01-2NKSE01-3NKTK01-10NKTK01-15NKTK01-20NKTK01-25NKTK11-10NKTL01-3NKTM01-15NKTM02-15NKTT01-3NKTT01-6NKTT01-9NKTU01-10NKTU01-15NKTU01-20NKTU01-25NKTU01-30NKTU01-50NKTU02-15NKTU02-20NKTU02-25NKTU11-15N-L20NLIM02NLIS01NLMM02NLMM03NMFC05NORD电机SK205F-90L/4NORD电机SK80S/4BRE10RGNP3-MQ001BNPEP02NP***02NQRC01NRAI01NRDAO01NRDI01NRDI02NRDO01NRDO02NSBM01NSPS02NTA106NTAI01NTAI02NTAI03NTAI04NTAM01NTCF01NTCF22NTCF23NTCL01NTCR01NTCS04N***01N***01-AN***02NTDO02NTFB01NTHS03NTLS01NTMF01NTMP01NTMU01NTMU02NTPL01NTR002NTRI02-ANTRL02ANTRL02BNTRL03NTRL04NTRO01NTRO02-ANTRO03-ANTRO04NTRO05NTST01NTU-715NTU-716NTU-7T1NW-RR85-001O1D100OAAOOAB0OABOOBAOO-3AAOOISLEDCRTOMRONNE1A-SCPU01-V1OP37触摸屏6***3637-1LL00-0AX1OPU2010PU201ORION真空泵KHH251-101100VOS32C-SNOS-AD033Aos-GCs2-2/ERos-pw12os-RioA12os-RTD12P+F编码器***M58N-032AAR0GN-1213P+F编码器PVM58N-011AGR0BN-1213P+F拉线盒ECN30PL-02A1A-Xn：NNP0973BPSTK-RPS-150PSP0973JNP0973JPA4H124A4H254P3BSE003585R1BASICPOWERSUPPLYP43-F4V-2D-1C0-180EPARKERORIGA缓冲器SA3/4X37986FILPARKER电磁阀A14LX3AB8A48PARKER电磁溢流阀RS10R35S4SN1JWPARKER阀8V1-P8VE-11A0-SSV-PEPARKER阀QR4003SK4PXXF***IIMPARKER节流阀FM4DDFVHTPARKER节流阀FM6DDKPARKER气缸38.1J2HLT14A16PARTLOW温控器MMIC20002211011PCI-EPEP-BAPEP-BA110VACPEP-BBPEP-BCPFXGE4501WADPFXGP4501TAAPFXGP4501TADPGP)