FANUC双位置反馈功能在数控轧辊车床上的应用移位器

数控轧辊车床一般纵（Z）、横（X）向用光栅尺作为反馈元件，进行全闭环控制，FANUC数控系统对机床机械精度和光栅尺安装精度要求较高。数控轧辊车床的机械精度（刚性、间隙和反向间隙等）是客观存在的，光栅尺安装随机性大，导致FANUC数控系统多种故障频繁出现。影响机床的正常工作稳定性。而FANUC数控系统参数繁多，使调试周期较长。

本文的数控轧辊车床，适用于高速钢、硬质合金刀对铸铁件、钢件及有色金属件进行粗、精加工，本机床可完成车削外圆柱表面，外曲线表面车削端面、切槽、车锥度或其他特殊加工要求，也可用于轧辊孔型的新开和修复，完成精车和粗车。

数控系统为FANUC 0i-TF，切削工件最大直径φ1 600mm，切削工件加工长度6 000mm，质量40t。纵向滑板箱由FANUC的αiF40/3000+FAN伺服电动机驱动，纵向滑板箱是一个液压自动消隙的双牙棒滑板箱。横向拖板由滚珠丝杠拖动，经过一级齿轮降速，由FANUC的αiF40/3000+FAN伺服电动机驱动。

分析原因

由于纵向滑板箱传动链较长（见图1）纵向光栅尺的有效测量长度为6 640mm，影响机械精度的环节较多，例如齿轮、轴承和轴的精度等零件精度，以及安装精度、间隙等原因，全闭环时纵向有时会产生明显振动及多种故障报警。为了分析原因，最终解决问题，用激光干涉仪检测机械安装精度，使机械安装精度达到数控轧辊机床的精度要求，优化数控系统的参数，做好机床的接地，数控系统面板、放大器和分离检测单元等的接地等，消除干扰总题。用检测海德汉光栅尺的仪器检测海德汉光栅尺的信号等。以上工作都做到完全合格后，机床振动及报警的问题仍然得不到解决。此时将本机床改为半闭环，机床能稳定运行。

图1双牙棒滑板箱传动链

激活FANUC双位置反馈功能

双重位置反馈位置控制的框图如图2所示。

图2

在图2中，ER1为半闭环的错误计数器，ER2为全闭环的错误计数器。一次迟延系统传递函数＝（1＋ts）-1，所以实际错误ER将基于时间常数t改变：当时间常数t＝0时，实际错误ER=ER2（全闭环的错误计数器），当时间常数t＝∞时，实际错误ER=ER1（半闭环的错误计数器）。

根据一次迟延时间常数项，即可利用半闭环来控制过渡状态，利用全闭环来控制定位。根据此原理，也可以将移动中的振动控制成类似半闭环的方式。参数设定如下：

2019#7=1时双重位置反馈有效。

2049为双重位置反馈最大振幅，通常情况下设为0，设定值＝0时，补偿不会被钳制。当设定了此参数时，若超过此值的误差发生在半闭环位置与全闭环位置的情形下，补偿则被钳制。因此，应设定为反向间隙补偿值和螺距误差补偿值和的2倍左右。如果不能确定此值，设定0值。

2078为双重位置反馈变化系数（分子），2079为双重位置反馈变化系数（分母）。变换系数（分子/分母）＝（电动机转动一圈/检测单位）/100万。本机床Z轴参数2078/2079设定为98/32664。

2080为双重位置反馈一次延迟时间常数，作为初始值，通常设定一个100ms左右的值。如果在加、减速期间出现振荡，则以50ms为刻度逐渐增大；如果趋于稳定，则以20ms为刻度逐渐减小设定值。若设为0ms，轴的运动将与全闭环相同；若设为32 767ms，轴的运动将与半闭环相同。本机床2080参数设为480ms。将以上参数调试设定后，机床正常稳定运行。

FANUC0i-TF数控系统的双重位置反馈功能，可缩短调试周期、提高机床整机质量，现已在3台数控轧辊机床上得到应用，取得了很好的效果。此功能通常适用于数控重型机床，针对在半闭环控制下稳定运行，而使用全闭环控制时产生明显振动的机床，此功能的使用，提高了机床的稳定性和效率。

作者：杨翠萍，单位：青海华鼎重型机床有限责任公司

参考文献：[1]北京发那科机电有限公司．FANUC AC SERVOαi Series/FANUC AC SERVOβi Series[Z]．2006．

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