基于FANUC31i的精密卧式加工中心伺服系统优化技术

　　2.5 同步自动补偿功能

　　THM46100的X轴采用了双轴驱动模式，当X轴运行位移较大时，由于光栅尺绝对精度和安装精度的影响以及机床热变形的影响，主动轴和从动轴之间会产生机械性的扭力和扭转变形，从而影响到轴向的位置控制精度。虽然可以通过螺距误差补偿在一定程度上缓解该种变形，但是对于热变形却并不能消除。因此通过系统的同步补偿功能，对主动轴和从动轴的扭矩进行实时监测，并将两者的扭矩偏差量施加给从动轴，从而使得主、从轴之间的扭矩误差得到抑制，以提高其位置控制精度，其控制框图如图6所示。

图6 同步补偿功能控制框图

　　通过调节参数No2403—同步自动补偿系数、No2404—同步自动补偿最大值、No2405—同步自动补偿过滤器系数，实现双轴驱动的同步自动补偿功能。从图7中可以看出，当不实施同步补偿时，主、从轴之间存在着位置偏差，当进行补偿后主从轴之间的位置偏差得到消除。

图7 同步自动补偿功能示意图

3 伺服参数调试实验论证按照上述方法

　　我们对THM46100精密卧式加工中心伺服参数进行了调整，通过FANUC31i的伺服调试工具Servo Guide对伺服调试前后机床的状态进行圆周测试，并进一步通过球杆仪测试调试前后机床的精度状况。对机床的X、Y轴进行圆周测试，如图8所示，为调试前后Servo Guide的圆周测试结果对比。从中可以看出，调试后Y轴的过象限误差得到了较大程度的消除，X轴的过现限误差也得到了较大程度的降低，但并未完全消除。调试前后分别采用球杆仪对其圆运动误差进行了测试，测试结果分别如图9和图10所示，调试后机床的圆度误差得到了较大程度的抑制，但X轴的过象限误差仍较为明显，与Servo Guide测试结果较为相符。

图8 调试前后Servo Guide测试结果对比

　　造成调试后X轴仍存在较为明显的过象限误差的原因，一方面是由于同步补偿功能设置的不合理，另一方面是由于X轴的主动轴和从动轴安装过程中的安装误差所引起的，其机械方面的因素较为突出。因此需要对X轴进行检测，进一步确定原因。

4 结论

　　本文基于FANUC31i从伺服驱动系统的PI参数调节和部分补偿功能两方面，研究了的精密卧式加工中心伺服系统优化方法，旨在提高THM46100精密卧式加工中心的动态响应性能及加工精度。实验证明，对THM46100精密卧式加工中心进行调试后其精度及性能有了较大程度的提高。由于FANUC31i系统具有较为全面且复杂的控制功能，要充分发挥其功能并进一步提高采用其的数控机床的性能，还需要对其他功能进行深入研究和探索。