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数控机床振动产生的原因及抑制方法

来源：整理自百度文库《振动抑制(NEW)》 | 发布时间：2018-06-19

　　北斗智库环保管家网讯：自1999年到现在，我国数控机床制造业飞速发展，同时对数控机床的各项性能提出了越来越高的要求，主要表现在机械精度和刚性，数控系统的高速高精度等。为了适应这种需求，数控系统的制造商也开发了很多新的高速高精度的功能。大家都知道，在控制方面，速度和精度的提高，也就产生了更多的不稳定因素，即振动加大了。下面以FANUC数控系统为例，分析振动产生的原因和如何减小振动所采取的措施。

　　一、振动原因分析

　　1. 由于电机本身的磁极是永磁体，所以在运动时会由于磁滞现象而产生小的波动，或者由于机械静摩擦，或者由于机械刚性不好产生的低频振动。这些都不能通过参数来调整，只能从机械上去解决。对于线性电机，可以用参数来补偿由于磁滞产生的振动。

　　2. 位置环和速度环增益不匹配，会产生低频率振动。一般解决的办法是先尽量提高速度环增益，然后降低位置环增益。

　　PG=100/S->16HZ （位置增益设定为1000时，会产生16赫兹左右的振动）。

　　3. 机械共振，一般在200HZ以上，可以使用HRV过滤器来消除。注意，伺服软件要90B0版本以后的才有此功能，在90B0版本之前的伺服软件，只能通过TCMD过滤器（参数2067）来消除。

　　4. 来自指令的振动，由于指令的插补周期为8ms，在提高速度增益和位置增益的时候，使信号产生振动（大约125HZ），或者由于VFF的作用产生的高于400HZ的振动。

　　上述a中可以通过调整FAD时间常数来消除，而b中可通过调整插补后加减速时间常数来消除。或者由于VFF（2069）的设定值太大，可适当减小设定值。

　　5. 全闭环时，由于机械连接的刚性不好，在移动时，特别是加减速的时候，会产生振动，主要是机械测的位置反馈和电机侧的速度反馈之间不一致，类似上面图４的情况。由第一节中的机械固有频率可知道，必须减小位置增益，但位置增益减小了，就会增大形状误差。可以有几种方法解决：

　　第一，加机械速度反馈功能（基本功能），一般对50HZ左右的振动有效。

　　第二，增加振动抑制控制功能（基本功能）。

　　第三，双位置反馈（选择功能），一般不要使用，效果不好，如果实在要用（前两种方法没有效果），最好设定为10ms。

　　6. 其他特殊情况

　　例1：对于重力轴，在下降时，由于能量反馈到电机，再到放大器，所以也会产生振动。

　　例2：对于Tandem轴，由于连接的两个电机的速度和负载特性的不同，而产生不同的外乱振动。由于此现象不多见，且调整步骤比较多，在这里不做讨论。

　　二、停止时振动抑制

　　调整步骤：

　　首先设定HRV2控制有效（伺服软件90B0以后版本），再使用[Servo guide]测量各轴的频率响应曲线，由频率响应曲线设定最佳的速度环增益。如果有高频率的机械共振，增加HRV滤波器功能，将机械共振点消除。这时设定的伺服增益数只是在静态的某一点的最佳值，最好要选择几个点来测，还要在移动过程中测量TCMD的波形（125us，800个采样点），用[CTRL+F]观察振动频率（实际的振动频率要在显示的数值上乘以10，因为是0.1s刻度）。对于速度增益的调整，要注意，尽量提高，但高了以后就会发生振动，分析振动的原因，如果是高频的共振（大于200HZ），可使用HRV滤波器消除。如果低频振动，可能是由于机械原因，只能降低设定值。

　　其次要分析发生振动的原因，看是由于什么原因引起，可根据具体的原因来采取适当的解决方法。在上面的原因分析里面有介绍。

　　一般在通过观察频率响应波形之后，如果波形符合下面的要求，在停止时就不会产生振动。