機床的振蕩故障通常發(fā)生在機械部分和進給伺服系統(tǒng)。造成振蕩的原因有很多。除了機械方面不可避免的傳動間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外，伺服系統(tǒng)相關參數的影響也是一個重要方面。伺服系統(tǒng)分為交流伺服系統(tǒng)和直流伺服系統(tǒng)。本文主要討論直流伺服系統(tǒng)由于參數的影響而產生的振蕩。大多數數控機床采用全閉環(huán)方式。
伺服系統(tǒng)振動的原因大致有四種：a、位置環(huán)不良，輸出電壓不穩(wěn)定；b、 速度環(huán)不良引起的振動；c、伺服系統(tǒng)可調定位器過大，電壓輸出失真；d. 螺桿間隙過大。這些控制回路輸出參數的畸變或機械傳動裝置間隙過大是引起振動的主要因素。它們都可以通過伺服控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。
如何消除振蕩？
1、閉環(huán)伺服系統(tǒng)引起的振蕩：有些數控伺服系統(tǒng)采用半閉環(huán)裝置，全閉環(huán)伺服系統(tǒng)必須在局部半閉環(huán)系統(tǒng)不振蕩的前提下調整參數。因此，兩者是相似的。討論全閉環(huán)情況下的參數優(yōu)化方法。
2、減小位置環(huán)增益：伺服系統(tǒng)中有參考標準值，例如FANUC0-C系列為3000，西門子3系為1666。如果出現振蕩，可減小增益適當，但不能太多，因為要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。狀態(tài)錯誤。
3、降低負載慣量比：負載慣量比一般設置為振動發(fā)生時所示參數的70%左右。如果故障無法排除，則不建議繼續(xù)減小參數值。
4、添加比例微積分（PID）：比例微積分是一個多功能控制器，不僅可以有效地對電流、電壓信號獲得比例增益，還可以調節(jié)輸出信號滯后于超前問題。振蕩故障有時是由于輸出電流和電壓滯后和超前造成的，此時可以通過PID調節(jié)輸出電流和電壓相位。
5、采用高頻抑制功能：上面討論的是低頻振蕩的參數優(yōu)化方法，有時數控系統(tǒng)會因為機床上的一些振蕩原因，在反饋信號中產生高頻諧波，這使得輸出扭矩不恒定，導致振動。對于這種高頻振蕩，可以在速度環(huán)中加入一階低通濾波器環(huán)節(jié)，即扭矩濾波器。
速度指令和速度反饋信號由速度控制器轉換成扭矩信號。扭矩信號經過一階濾波環(huán)節(jié)，濾除高頻成分，從而得到有效的扭矩控制信號。通過調整參數，可以將機器產生的100Hz以上的頻率截斷，從而達到消除高頻振蕩的效果。綜上所述，采用雙位置反饋使得系統(tǒng)可以工作在全閉環(huán)和半閉環(huán)模式下，大大增加了系統(tǒng)的調節(jié)范圍，也增加了系統(tǒng)的調節(jié)參數。
從時間常數可以看出，系統(tǒng)在停止狀態(tài)下可以進行全閉環(huán)誤差調整，以及過渡狀態(tài)下的半閉環(huán)調節(jié)?，F以FANUC0-C為例，簡單介紹一下具體的參數調整過程。首先將參數P8411#（DPFB）設置為1，即選擇雙位置反饋功能；P8499為位置反饋最大幅度，一般設置為0；P8478（分子）和P8479（分母）是中間位置轉換鏈接的常數設置?？筛鶕枰O定；P8480是一階延時環(huán)節(jié)的參數設置代碼，其設置范圍為：10~300mS，一般設置為100mS左右；P8481是零幅度，一般為0，但由于振蕩較高，可以適當調整。雙位置反饋功能是一種更加靈活的糾錯方法。
數控系統(tǒng)的振蕩現象已成為數控全閉環(huán)系統(tǒng)的通病。當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，會導致機床出現爬行和振動故障，特別是在有立柱的水平軸和旋轉數控工作臺的軸上，系統(tǒng)振蕩頻率較高。這一問題已成為影響數控設備正常使用的重要因素之一。
