伺服軸異響原因有哪些

1伺服軸異響問題描述

伺服軸軸異響是機(jī)床出廠調(diào)試時(shí)的常見問題，表現(xiàn)形式主要有以下幾種：

（1）靜止?fàn)顟B(tài)下，機(jī)床上電后電機(jī)負(fù)載波動(dòng)，手觸碰電機(jī)能夠感受到抖動(dòng)或“嗡嗡“聲；

（2）機(jī)床在手動(dòng)模式下，移動(dòng)伺服軸出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)或尖銳嘯叫；

（3）機(jī)床在自動(dòng)模式下，移動(dòng)各軸進(jìn)行定位時(shí)出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)或尖銳嘯叫；

（4）機(jī)床在自動(dòng)模式下，各軸進(jìn)行插補(bǔ)時(shí)出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)或尖銳嘯叫；

（5）機(jī)床在自動(dòng)模式下，進(jìn)行某些特定加工時(shí)出現(xiàn)低沉撞擊聲

（6）機(jī)床在運(yùn)行中出現(xiàn)其他形式的異響

2伺服軸異響原因分析

（1）半閉環(huán)伺服軸異響原因分析

在半閉環(huán)控制的機(jī)床中，參數(shù)設(shè)定比較簡單，只要將電動(dòng)機(jī)的代碼等設(shè)定好，系統(tǒng)即可自動(dòng)進(jìn)行合理匹配。所以經(jīng)過初始化設(shè)定后，機(jī)床一般即可以平穩(wěn)可靠運(yùn)行。

機(jī)械安裝：半閉環(huán)異響中，很多情況下均可以通過調(diào)整機(jī)械安裝消除振動(dòng)，常見的引發(fā)異響的機(jī)械環(huán)節(jié)有：聯(lián)軸器，軸承，絲杠，護(hù)罩等，在這些安裝環(huán)節(jié)中，只要廠家按照各部分的安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝配，就能避免由于安裝導(dǎo)致的軸異響。

參數(shù)設(shè)置：參數(shù)設(shè)置不合理也會(huì)導(dǎo)致軸異響，具體設(shè)置方式將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹

（2）全閉環(huán)伺服軸異響原因分析

在全閉環(huán)機(jī)床中，通常使用光柵尺或編碼器實(shí)現(xiàn)機(jī)床的全閉環(huán)控制。全閉環(huán)在提升機(jī)床精度的同時(shí)，也由于各種因素導(dǎo)致異響，尤其在大型機(jī)床上表現(xiàn)突出，常見的異響原因有以下幾種。

外部干擾：通常全閉環(huán)控制所使用的編碼器、光柵尺與SDU模塊之間的連接線纜大部分為MTB自行制作，因此線材質(zhì)量、屏蔽與否不能得到良好保證，且機(jī)床外圍強(qiáng)干擾源較多，干擾時(shí)常存在。干擾通常會(huì)引起伺服軸誤動(dòng)作、異響、零點(diǎn)無法建立等等故障。但是只要加強(qiáng)屏蔽、規(guī)范走線即可解決問題，此處不再贅述?。

機(jī)械傳動(dòng)：一般情況下，使用全閉環(huán)的機(jī)床規(guī)格中型偏大，機(jī)械傳動(dòng)為齒輪齒條、大規(guī)格絲桿等。通常裝配較大減速機(jī)構(gòu)，大部分機(jī)械傳動(dòng)剛性不高，傳動(dòng)間隙較大，導(dǎo)致在全閉環(huán)控制時(shí)候出現(xiàn)異響

參數(shù)設(shè)置：參數(shù)設(shè)置不合理也會(huì)導(dǎo)致軸異響，具體設(shè)置方式將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹

3半閉環(huán)下伺服軸異響排查點(diǎn)

（1）增益調(diào)整

提升各軸的位置環(huán)增益和速度增益能夠有效的提升各軸的響應(yīng)性能，提升機(jī)床剛性，但是過大的增益會(huì)影響機(jī)床穩(wěn)定性造成異響，通過降低軸的位置增益與速度增益能夠消除由于剛性過大造成的軸異響。

（2）伺服頻響調(diào)整

伺服調(diào)整中頻率響應(yīng)調(diào)整是機(jī)床伺服優(yōu)化需要調(diào)整的基礎(chǔ)步驟之一，具體調(diào)試流程不再詳述。

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（3）TCMD電流測量

在進(jìn)行頻響測定后，若軸在進(jìn)行G00定位或者G01單軸插補(bǔ)或者多軸插補(bǔ)運(yùn)行時(shí)仍然出現(xiàn)異響，此時(shí)就可以進(jìn)行TCMD電流測量進(jìn)行振動(dòng)點(diǎn)的確定。

（4）其他形式的異響處理方式

通過之前幾種方式基本能夠解決軸的異響尖叫問題，而伺服參數(shù)設(shè)定不合理等，也會(huì)在機(jī)床運(yùn)行造成異響或撞擊聲。

a.??????機(jī)床停止時(shí)的異響

在機(jī)床靜止?fàn)顟B(tài)下電機(jī)出現(xiàn)異響，負(fù)載跳動(dòng)較大時(shí)可以使用以下方式消除振動(dòng)：

1.測量靜止時(shí)的TCMD曲線，通過傅里葉變化尋找振動(dòng)點(diǎn)，通過HRV或TCMD濾波器消除振動(dòng)。

2.使用停止時(shí)增益可變功能。

. ? ? 3.檢查是否使用速度環(huán)比例高速處理功能，該功能能夠使得速度控制的比例向計(jì)算高速化，提升精度，但是低頻機(jī)械振動(dòng)會(huì)被放大，導(dǎo)致停止時(shí)異響

4.使用加速反饋功能??此功能是對(duì)速度環(huán)反饋的一種補(bǔ)償。由于機(jī)床的傳動(dòng)環(huán)節(jié)導(dǎo)致彈性變形，或是負(fù)載的慣量折合到電機(jī)軸上后與電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量相比較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生50-150赫茲的震蕩。使用此功能補(bǔ)償加速時(shí)的反饋，使響應(yīng)加快，消除震蕩。一般設(shè)定在-10～-20之間，如在加減速時(shí)有震蕩，可適當(dāng)減少此參數(shù)值。需要注意，此值太大，反而可能引起異響。

5.檢查是否使用電流環(huán)1/2PI功能，該功能使用時(shí)能夠提升電流環(huán)響應(yīng)，但是有可能導(dǎo)致停止時(shí)電機(jī)勵(lì)磁聲音增大或停止時(shí)異響

b.???????機(jī)床軸運(yùn)行時(shí)異響

在機(jī)床靜止?fàn)顟B(tài)下啟動(dòng)時(shí)電機(jī)出現(xiàn)異響，負(fù)載跳動(dòng)較大時(shí)可以使用以下方式消除振動(dòng)：

1.在機(jī)床靜摩擦較大時(shí)，啟動(dòng)過程中可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象導(dǎo)致異響，此時(shí)可以使用N脈沖抑制功能進(jìn)行消除振動(dòng)。

2.手輪方式啟動(dòng)異響，可以通過提升1624手動(dòng)時(shí)間減速時(shí)間常數(shù)以減緩異響。

3.在機(jī)床G00定位時(shí)由于電機(jī)的沖擊出現(xiàn)的軸異響可以通過調(diào)整1620,1621或者1671，1672進(jìn)行消除。

4.在自動(dòng)方式進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)異響，可以排查加工相關(guān)參數(shù)是否設(shè)置合理，加減速方式是否為直線型等

4全閉環(huán)下伺服軸異響排查點(diǎn)

在處理完成半閉環(huán)異響后，全閉環(huán)若出現(xiàn)異響問題，主要原因還是在于外部干擾和檢測器安裝精度上，參數(shù)處理上主要有以下幾種方式

（1）機(jī)床速度反饋功能

通過全閉環(huán)系統(tǒng)中將機(jī)床本身的速度加到速度控制中區(qū)，由此來保證整個(gè)位置環(huán)路的穩(wěn)定，降低振動(dòng)

（2）雙重位置反饋功能

雙重位置反饋功能就是同時(shí)考慮全閉環(huán)和半閉環(huán)的位置數(shù)據(jù)，將全閉環(huán)控制成類似半閉環(huán)的功能

5伺服軸異響處理流程

（1） 停止時(shí)異響

（2）?運(yùn)動(dòng)中異響

編輯：黃飛

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