FANUC数控系统伺服驱动优化在数控机床上的运用

谭伟

[摘要]FANUC数控系统，是日本FANUC公司提出的数控系统，是集科研、设计、制造于一体的综合性系统。在FANUC数控系统应用当中，做好伺服驱动优化工作对加强机床加工效能有着重要意义。基于此，本文首先介绍FANUC系统的特点，分析伺服驱动优化的原理，进而提出了在数控机床中伺服驱动优化的应用。

[关键词]FANUC数控系统;伺服驱动;数控机床;运用;优化

引言

数控系统主要的功能是将所编制的数控技术程序转变成为对应轴的机械位移，在轴位移当中，良好的动态特性、运行稳定性是伺服驱动高效运行的关键。伺服驱动优化的根本目标就是在现有基础上提高系统运作的动态性。而FANUC公司所提出的数控系统具有高性能、高质量、全功能的优势，广泛适用于各类机床以及生产机械的特性，在市场中的占有率远超过其他数控系统的市场占有率。在数控机床生产当中，以FANUC数控系统为基础，加强该系统的伺服驱动优化工作，可以进一步发挥数控机床的效能，保障生产精度、效率、质量、成本。加强FANUC数控系统伺服驱动优化的研究有着重要意义。

一、FANUC数控系统的特点

（一）剛性攻丝

主轴控制回路作为位置闭环控制，主轴电机旋转、攻丝轴同步运行，从而保障攻丝的精度、速度。

（二）复合加工循环

复合加工循环能够根据简单的指令自动生成刀具切削路径。系统会自动定义工件的轮廓，生成多次粗车的刀具路径，让车床编程复杂性大大降低。

（三）圆柱插补

圆柱插补功能可以实现圆柱槽的切削，按照圆柱表面展开图进行编程处理。

（四）直接尺寸编程

直接尺寸编程可以直接指定相关尺寸，包括倾角、倒角、转角半径等，可以在零件设计图上指定这些尺寸，从而简化机床加工程序编程环节。

二、伺服驱动优化原理与步骤

（一）优化原理

优化原理如图1：

位置环作为一个内部结构相对简单的比例调节器，所以在调节中比较简单、方便。速度环和电流环主要是由比例积分调节器构成，是驱动核心部位，所以速度环也是驱动优化的重点内容。在伺服驱动优化当中，其关键一环是提升速度环动态特性，想要提高动态特性的重要一环是提升速度环比例环节增益，减少积分环节时间常数。

（二）数控机床中伺服驱动优化的步骤

在调试机床当中，数控系统会默认地给出一组轴的参数，但是默认参数都是相对保守的参数。对于立式加工中心来说，其伺服驱动优化需要对各轴频率响应、圆度测试。其主要表现在：

1.频率响应

简单来说，频率响应就是让电机端输人一个噪音信号，并且该信号具有很宽的频率，之后检查输出端反馈信号，结合二者之间的关系绘制成一个输人、输出的平面图。为了提高计算的便捷性，可以选择波特图形式显示。图上部分代表输出、输人数值比，图下部分表示输人、输出信号相位差。最为理想的结果是输出、输人幅值相等，相位差一。，但是在实际图形中，由于会受到客观因素影响，势必会存在着一些偏差。采用servo guide软件对图形画面各个轴进行测定，得出频率响应之后，结合相应曲线图分析每个轴的高频振动点、刚性余量、系统响应频宽。可以采用TCMD滤波器抑制低频振动、采用田丈V滤波器来消除高频振动。在消除共振点的基础上，即可将速度增益设置得更高。之后，需要对频率相应重新测量，多次重复进行，直到最终参数符合机床运行标准即可。

如在数控机床运行当中，机床伴有刺耳的尖叫声，此类现象就是机床共振造成的结果。此时可以检测Y轴静态频率响应曲线图确认。机床共振可以采用滤波器参数调节方法抑制，这样即可消除机床运行的尖叫声。通过增设了Y轴滤波器之后，所采集的图形曲线更加平稳。

2.圆度测试

打开servo guide软件程序画面即可生成测试程序，并把主程序、子程序等发送到数控系统当中，数控系统会运行这些程序，通过图形画面采集相关数据并对最终处理信号分析。如果显示的圆弧变形，很有可能是因为背隙补偿造成的结果，可在测试之前调整参数。如果圆弧半径存在着较大的误差，此时可以设定前馈系数，并通过前馈功能减少因为伺服系统跟踪延迟造成的误差。如果象限存在着凸起、过切问题，则可以采用速度增益、背隙加速进行调节。

结语

综上所述，在数控机床生产中，应用伺服驱动优化能够让FANUC数控系统和机床特性更加匹配。通过伺服驱动优化实现弥补、抑制，从而改善机床的加工性能，保障工件生产质量。

参考文献：

[1]宋楠TANUC数控系统伺服驱动优化在数控机床上的应用[J].世界制造技术与装备市场，2014（2）：95-96.

[2]黄玉洁.基于FANUC数控系统的数控车床的伺服系统研究及优化[D].东南大学，2016.