A06B-6079-H304THM46100精密卧式加工中心简介THM46100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。IFM压力传感器PN3003IGBTFS225R12KE3/AGDR71CSIIADP01IIADP02IIAKB03IIAKB03AIIAKB04IIAMS04AIIATB01IIATB02IIATB04IIATB05IIATS01IIATS41IIMCL01IIMCP01IIMCP02IIMGC01IIMGC03IIMGC04IIMKM01AIIMKM02AIIMLM01IIMLM01RIIMLM02IIMRM01IIMRM02IIM***01IIMTM01IISAC01IKTL01-3IL-300IL-600IL-S100IM18-12NPS-ZC1IM5132IMAMM03IMASI02IMASI03IMASI13IMASI23IMA***01IMA***02IMA***03IMA***03IMASO01IMASO11IMBLK01IMCIS02IMCIS12IMCIS22IM***01IM***02IMDSI02IMDSI02ABB贝利BAILEYIMDSI12IMDSI13IMDSI14IMDSI22IMD***04IMD***05IMDSO01IMDSO02IMDSO03IMDSO04IMDSO14IMDSO15IMFAI01IMFBS01IMFCS01IMFEC11IMFEC12IMHSS03IMHSS03-MAIMHSS05IMMFC04IMMFC05IMMFP01IMMFP02IMMFP03IMMFP11IMMFP12IMMPI01IMNIS21IMNPM22IMPCC01IMQRS02IMQRS22IMRIO02IMSED01IMSER01IMSER02IMSET01IMTSA01INICI01INICT12INIIT12INIPT01INIPT02INNIS01INNIS11INNIS21INNPM01INNPM11INNPM12INNPM22INTKM01IPBLK01IPCHS01IPCHS02IPECB11IPECB12IPFAN11IPFAN12IPFAN14IPFCH01IPFLD01IPFLD125IPFLD24IPFLD48IPMON01IPSYS01ITCTU11JL-100S5JOKAB继电器2TLA020070R4700JOYNERPL40/00-0800JPS伺服控制器PDS-4075N-SP12JUMO变送器701150/8-01-0253-2001-23/005k-Ai01K-AO01K-Tc01k-RTD01K-Ai03K-AiH03K－MOD01K－DP02K－CU01K-CU01k-CU01K-CU01K-DiR01K-DOR01KEYENCECV-3000CV-035CKEYENCESR-1000KEYENCE传感器GT2-H32)