840D数控系统轮廓误差报警及处理方法

1 西门子840D数控系统的轮廓监控的功能

 　　轮廓监控功能是监控轮廓误差和跟随误差。轮廓误差是通过测量的实际值和从NCK位置计算出的位置理论值之间的误差。为了能提前计算出实际值，系统使用包括前馈控制在内的一个数学模型来模拟位置控制动态响应。跟随误差是插补器输出与机床实际测量值比较结果，其监控就是判断其值是否大于规定公差，跟随误差的监控功能在位置控制方式下生效，用于监控直线轴、旋转轴或主轴位置控制，系统的加减速过程和恒速过程，连续或不连续的轮廓加工过程。如跟随误差超过轮廓监控公差带，就会发生报警信息。

　　伺服系统的跟随误差e与进给速度l，成正比，与伺服系统速度增益E成反比。因此，K越大，跟随误差就越小。但是K过大，会使系统稳定性变差。当系统稳定时，进给速度Y越小，跟随误差越小。跟随误差使实际运动轨迹偏离指令轨迹，产生轮廓误差。实际上，大多是连续控制系统中两轴的增益持续特性常有差异，因此。加工圆弧会产生形状误差，即变成椭圆。

　　数控系统进行连续控制加工时，由于跟随误差的影响会产生形状误差。欲减小该项误差，除将各插补坐标的系统增益调整至尽量接近外，还要降低进给速度，但这会降低效率。其次是尽可能增大位置增益，而增益过大时可能会引起振动。减小跟随误差的另一种措施是充分利用伺服前馈控制功能。预先设置合适的前馈量，使其与伺服滞后值接近，运动指令直接移后控

　　数控系统进行连续控制加工时，由于跟随误差的影响会产生形状误差。欲减小该项误差，除将各插补坐标的系统增益调整至尽量接近外，还要降低进给速度，但这会降低效率。其次是尽可能增大位置增益，而增益过大时可能会引起振动。减小跟随误差的另一种措施是充分利用伺服前馈控制功能。预先设置合适的前馈量，使其与伺服滞后值接近，运动指令直接移后控制，然后进行位置负反馈比较。这比通常的误差控制要快的很多，而且极大地减少了增益大小的限制，会显著减小跟随误差‘引。

2 轮廓监控报警原因分析

　　2.1系统参数设置问题

　　首先查看轮廓监控的公差带MD36400的设置，较大的公差带设置难以影响由于负载变化引起的速度波动，但较小的公差带又会使系统频繁报警，因此设置合理的轮廓监控公差带是必要的。

　　查看伺服增益因子KMD32200在机床中的设置和位置控制器的优化情况，以确定坐标轴是否跟随设定的设置点而没有过冲。否则，必须改进速度控制器的优化状态，或者必须减小伺服增益系数K(K决定于机床传动装置的一般响应速度和机床的质量)。

　　改进速度控制器的优化状态，即查看轴的最大加速度MD32300在机床中设定值。加速度太大会使电流值达到极限，致使位置调节回路被断开，一旦位置调节回路被接通，则丢失的实际值将以超调的形式被恢复，将MD32300的值改小，观察是否有变化。

　　2.2 伺服系统方面

　　查看电气柜温度和厂房环境温度，通风过滤网，灰尘等造成驱动器运行不稳定，从而使系统动态特性能有所降低，特性较硬或偏软将会导致轮廓误差报警。通过动力电缆线查看电动机相问是否平衡，对地绝缘状态是否良好。如果状态不好，将电动机与电缆分开，分别检查电动机相问电阻。对地绝缘情况和电缆的通断状态和绝缘状态。

　　查看驱动模块上的状态指示灯是否有报警信号以及光栅尺是否被污染，反馈电缆接口是否有松动，以及电缆通断状态以及屏蔽层是否损坏。

　　2.3检查机械方面

　　数控机床的进给传动机构一般是由减速齿轮、联轴器、滚珠丝杠副及支承轴支承轴承组成。在这些环节当中均存在间隙，在反向时，会产生反向间隙。对于半闭环伺服系统的数控机床，反向间隙存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响到机床的加工精度。数控机床的传动机构，如直线导轨有损坏，或电动机连接轴承损坏，或者液压系统故障造成平衡装置出问题，都会造成机床运行时摩擦力过大，从而产生轮廓监控报警。机械故障原因可能在机械传动系统上，一般先检查测量元件是否松动，固定位置是否正确，如果松动或位置不当都会导致NC系统采集位置环的信号失真。检查负载是否过大，工作台在移动过程中速度是否太快导致工作惯性太大等。