当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

FANUC频率响应测量及分析启示


频率响应的测量及分析
胡年、徐少华、郭柯

频率响应的测量原理

? 利用伺服调试软件 Servo Guide 产生正弦 波扰动,将频率变化的正弦扰动输入至扭 矩指令,使得机床产生振动。 ? 通过正弦波扰动输入和速度控制器输出, 即可获取速度环的频率响应。 ? 原理图如下:

准备条件--1
在设定伺服轴的基本参数基础上,首先需要在JOG方式,检验伺服电是否能 够在低刚性下稳定工作,一般小型机床速度环初始增益都可以设定至150%,位 置环增益设定至3000;大型机床速度环增益设定至100%,位置环增益设定至 1500~3000。如果在低刚性下,机床不能稳定,请检验机械安装是否完善,或 重新加载伺服电机参数,排除误设伺服参数引起的一些问题;再有可能需要事先 人为加入滤波点,先滤波再测试频率响应。 手动加入滤波器的方法为: 1)首先在一组中心频率中加入如下参数(也可以选择其它三组之一) NO2360:300(中心频率) NO2361:80(带宽) NO2362:10(阻尼) 2)利用JOG和自动G01进给,测试该轴运行是否稳定 如果机床振动无改善,则:将NO2360参数以每次50进行增加,并再次利用JOG 和G01进行,直至机床运行问题。

准备条件--2
由于在测试伺服轴的频率响应时,系统实际测试负载惯量比(NO2021)所对 应的响应曲线图,而在实际加工时,需要使用速度增益切换(NO2202#1:1)功 能,故调整时需要注意:将切削时速度增益倍率 (N02107) 设定为100,将快速/ 切削速度环增益设定相同值,速度环调试完成后,结合切削时速度增益倍率 (N02107),将快速/切削速度环增益分开设定。

调试时,速度环增益全部设在一 起,此时快速、切削速度环增益 相同

调试完成后,将速度环增益进行 细分,此时,快速增益为 200%,切削为400%

准备条件--3
系统提供了速度环比例相高速处理功能(NO2017#7:1)以及加速反馈功能 (NO2066),上述两个功能都是为进一步提高速度环响应的辅助功能,也即:在 上述两个功能下,速度环增益可以设定更大值。 一般情况下,小型车床、立加建议选用速度环比例相高速处理功能;龙门 落地镗铣床等负载惯量大的机床,在使用前者效果不好时,建议选用加速反馈功 能。

准备条件--4
频率响应主要是针对速度环进行测定,在测定频率响应环之前,需要注意电 流环HRV控制的设定,对于0i-C系列,HRV1/HRV2/HRV3都可以使用,但在0iD系列中,最少使用HRV2,使用HRV1将出现ALM456报警(非法电流环控制)。 此外,需要特别注意的是:在0iD系列,由于最少设定HRV2,相对于使用 HRV1,缩短了伺服电流采用周期,也进一步可能出现机床的高频振动。故:在 0iC系统中,不使用滤波器时,机床可能运行平稳,同样参数,在0iD系统中,可 能就会出现振动,遇到这样问题时,可以参考手动设定滤波器的方法,进行手动 消除振动。

初测频率响应曲线分析
利用图形窗口中的【工具】――【频率响应】――【测量】可以测定如下频率响应如下:

曲线1和10dB线之间的余量Δ 10dB以下 高频振荡点低于-20dB

曲线1 响应带宽

曲线2

初测频率的分析-1
说明: 所测试频率响应曲线分为上下两组曲线,曲线1为幅 频特性,曲线2为相频特性,调试中主要以曲线1作为考察伺 服特性的主要依据。 曲线1按照频率区域划分: 10Hz~200Hz为低频特性响应区,该区域内,接近0dB的曲 线代表系统的响应带宽,接近0dB 的曲线越宽,系统的响应 特性越好。 200Hz~1000Hz为高频特性衰减区,利用该区域的曲线,可 以测试出机床高频振荡点,利用系统HRV过滤器可以过滤振 荡点。

初测频率的分析-2
测试的频率响应曲线1,将高频衰减区的高频振荡点利用HRV过滤器进行过滤

极限频率响应曲线分析
极限频率响应如下::

接近10dB为极限

曲线1

响应频宽 高频衰减区没有高于-20bB的点

曲线2

动态特性的验证
参考频率响应曲线1,将速度环增益提高到合理值后,此时只能验证 伺服轴在全行程范围内某一点的静态特性,为了合理反映伺服轴在全行 程范围内的动、静态特性,需要注意以下两项: (1)测试伺服轴的频率响应,适当选取3个位置:如在行程正向最远、负 向最远以及中间位置,分别验证所测试的最终速度环增益对应的频率响 应曲线,观察高频衰减区有无剧烈变化,如果振动点发生变化,需要再 次进行滤波或机械需要进一步检查。 (2)为了验证伺服轴在速度环增益调整完成后的动态特性,首先,利用手 轮按照倍率×1、×10、×100、×1000的档位,测试伺服轴是否运行有 明显振动;其次,手动JOG/快速测试伺服轴是否运行平稳有振动;最 后,利用伺服软件测试伺服轴的扭矩波形(Tcmd)、速度波形(Vcmd)运行 是否平稳。

测试结果的说明 说明: 从上面的频率响应图可以看出,通过消伺服轴 的高频振荡点,可以保证在提高速度环增益后, 系统的响应带宽变宽,也即:通过测试伺服轴的 频率响应,结合滤波器消除高频振荡点,可以充 分发挥出伺服电机的刚性余量,又可以保证伺服 轴稳定运行。

特殊案例的说明1
硬轨机械传动摩擦较大情形
静摩擦较大时,响应滞后

说明 由于10-200HZ响应频宽基本都在0dB以下,在高频部分使用HRV滤波器滤波时,注意 需要将振荡点衰减至-30dB左右为宜。

特殊案例的说明2
全闭环齿轮齿条传动间隙较大情形

高频部分未有效衰减

说明 上述频率响应在高频部分没有有效衰减,发生振荡,利用滤波器无法进行滤波,需要 机械进行配合调整,减小半闭环时传动间隙的大小。

特殊案例的说明3
交叉影响情形
频率响应的测量往往是单轴测试,单轴分析。但是,在单轴测试稳定的情况下, 而在X、Y轴联动进给时出现:X轴在移动中时,对Y轴动态特性产生影响, 又产生振动。

在某点频率响应虽正常,但其它轴移 动时,出现振动

说明 解决该问题比较实用的方法是:利用TCMD滤波器功能,在参数NO2067:2000(约 110HZ)进行滤波,上述问题即可解决。

特殊案例的说明4
动态特性的突变情形 在有些机床上(特别是大型机床或丝杠传动长的轴),使用速 度环比例相高速处理功能,在某一点测试的频率响应很好, 但是,一旦移动起来,机床就出现振动,出现该类情况, 请尝试使用加速反馈功能NO2066。

特殊案例的说明5
电机选择偏小情况下的频率响应

伺服响应频宽较窄

特殊案例的说明6
频率响应较特殊,但不影响轴稳定运行的情形
说明:由于机械装配、导轨的铲刮工艺(硬轨)、电机和机械的惯量匹配关系,测试的频率 响应曲线和理想响应曲线会有一定差异,原则上满足以下条件,进给轴都可以平稳运行。 条件1:10-200HZ之间,不能有超过10dB的点 条件2:200-1000HZ之间,需要逐步衰减,超调部分不能有超过-20dB的点;如果静摩 擦较大,在10-200HZ之间的响应基本都在0dB以下,200-1000HZ之间,不能有超过 -30dB的点(实际情况请仔细验证)。

特殊案例的说明6
情况1

系统响应频宽内出现衰减

特殊案例的说明6
情况2

高频衰减部分不完全

成功案例1

浅析: 机床运行时Y轴有低沉共振声,加 工表面纹路粗糙,效果不好。这个是 二维的平面加工,从机床的运行情况 和加工效果来看,有震动。 解决过程: 1)测试Y轴的静态频率响应曲线如 左,从图来看,是机械特性不好或 者装配不良常出现的波形。使用滤波 器参数无法解决,需要进行机械修 调。

成功案例1

2)厂家进行机械的调整。再次进行频率响应测定,使用滤波器来抑制共振,低沉共振声消 除。加工效果改善,表面效果好,问题解决。机械修正后再进行调整的波形

当机械特性不良或者装配不好时,可能有低沉的共振声;导致加工中出现震 动,引起表面光洁度不好,纹路粗糙等问题。这种情况可以通过静态频率响应 测试的波形来协助判断,但需要通过修调机械来解决。

成功案例2

浅析: 机床在带载切削运行时, 有点很轻微的震动。加工 三维曲面,在Z轴爬坡处刀 纹抖动,加工效果不好。 分析跟Z轴震动相关。 解决过程: 1)测试Z轴的静态频率响 应曲线如左。

特殊案例的说明6
2)厂家进行机械的调整,再次进行频率响应测定,使用滤波器来抑制共振。波形好,加工效 果改善,问题解决。

Z轴常出现的不良波形,高频出现共振,无法使用滤波器消除。会引起加 工表面不好。这种情况可以通过静态频率响应测定来协助判断,但需要修改Z 轴机械来改善。

成功案例分析

谢谢各位!


相关文章:
测量
29页 免费 FANUC频率响应测量及分析启... 25页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 ...
FANUC故障分析
FANUC故障分析_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。序号 故障征兆 控制板无显...更换 IGBT 后,要同时更换驱动模块(A20B-2902-0390) , 并且用万用表测量控制...
FANUC反向间隙
FANUC 0i-MC 数控机床反向误差测定 按以下步骤为例,说明测量切削进给方式下离机床参考点 100mm 位置处的间隙量。 1. 机床回参考点。 2. 运行程序:G01 X100....
发那科FANUC 0系统的疑难故障分析及排除
发那科FANUC 0系统的疑难故障分析及排除_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。...或在断电的情况下测量+24D 与 0V 之间的电阻在 0 至几十欧姆时,请同时...
FANUC数控车基本操作
FANUC数控车基本操作_机械/仪表_工程科技_专业资料。...【二】任务分析 CRT/MDI 操作面板由 CRT 显示部分...每一把刀具的补偿需 要在车床运行加工前输入到...
FANUC系统的疑难故障分析及排除
FANUC系统的疑难故障分析及排除_计算机硬件及网络_IT...主板不良 监控定时电路等硬件不良,检测电路异 奇偶...DCAL:充放电回路不良或者加减速频率过高。 1.查看...
FANUC系统的疑难故障分析及排除
FANUC 系统的疑难故障分析及排除 0 系统 16 系统系列 10/11/12/15 系统 ...宏变量或 P-CODE 等 28 29 测量输入/输出板的 机床的操作面板的 +24D,...
FANUC机器人控制系统
故障案例分析 FANUC 机器人控制器断电检修后,对控制器送电,机器人报伺服故障,...实际检测发现 DC 链路电压低于 50V,所以初步判断伺服放大器控制 板处于正常状态...
FANUC常见故障及分析
FANUC常见故障及分析_机械/仪表_工程科技_专业资料。...经测量电缆信号线 正常,但插上去后,该脉冲编码器+...3.要多思,考虑要领先一步 根据故障发生的频率、...
FANUC-0ib 常见报警及处理方法
FANUC 系统 参数,故障分析处理FANUCFANUC-0ib 常见...加减速的频率过高,切削条件引起的过载 接示意图过热...ALM930 CPU 在轴控制卡上, 当检测电路异常或发生...
更多相关标签: