【摘 要】 本文阐述了优化飞阳数控机床坐标轴的基本参数，优化测试工具及方法。 【关键词】 飞阳F0M数控系统；坐标轴优化 引言
以VMC1051为研究对象，对坐标轴的位置环，速度环，电流环等参数进行分析，利用滤波器等测试工具调试优化，使机床获得更好的动态性能，并具有最佳的表面质量，最快的执行、加工速度，最佳的尺寸精度，保持空间和时间上的平稳性。
1. 基本参数
飞阳数控系统进给伺服驱动系统是一个三环结构的闭环系统。闭环控制回路包括位置环、速度环和电流环，其中外环为位置环、中环为速度环、内环为电流环，位置环在CNC系统中实现，速度环和电流环在XPOWER伺服驱动系统中实现。系统通过FFB总线实现下位伺服系统与上位CNC系统的数据传输和通讯。
1.1位置环参数
AXVKVD：位置环动态比例增益Kv
当轴处于运动状态（在参数AXSOLJ的值被设置为ON的条件下通过编程或在JOG模式下运动）时所使用的Kv。
AXVKVS：位置环静态比例增益Kvs
当轴处于静止状态时所使用的Kv
AXVACCE：加速度
这是在程序控制运动过程中CNC改变轴进给速度时所使用的加速度和减速度。它应用于轴的加速度/减速度斜坡的倾斜度。当同时移动一根以上的轴时，合加速度是所有插值中最小的。最适宜的加速度是机床所支持的最大加速
速度环参数
S05002：速度环比例增益Kv
S05003：速度环积分时间Tn
1.2 电流环参数
S04002：电流环比例增益Kpi
S04003：电流环积分时间Tni
2. 进给轴参数优化测试工具及其使用方法
在飞阳数控系统中，提供了几个用来测试机床动态特性的工具ERCI、ERDI、ERRE、PART-PROGRAM、OSCILLOSCOPE。在F0 CNC的主界面下进入到Service子选项，可以看到OSCILLOSCOPE和Test，在Test目录下可以找到ERCI、ERDI、ERRE、PART-PROGRAM。
ERCI主要用来同时优化两个轴的速度环比例增益Kp和位置环比例增益Kv；ERDI可以用来优化单轴的速度环比例增益Kp和速度环积分时间；ERRE用来优化加速度、SRAMPTIME、速度环积分时间Tn；OSCILLOSCOPE，主要监测电机的电流、速度等信号的实时值。
2.1 ERCI的使用
ERCI工具主要用来优化速度环比例增益Kp和位置环比例增益Kv。如图所示，即为ERCI测试工具的界面。所在CNC的位置为：
CNC—SERVICE—TEST—ERCI
图1 ERCI工具在CNC中的位置
该程序可以应用于下列操作：
使机床在XY、YZ、ZX平面上自动画圆。
将机床执行功能G02期间的路径数字化。
图解显示理论轨迹与数字化轨迹之间的偏差。
提供某些重要数值，例如最大误差、平均误差等等。
通过分度圆形刻度盘显示器显示代表理论圆的绿色圆。
2.2示波器（OSCILLOSCOPE）的使用
示波器可以使您能够在CNC中了解采样信号的变化趋势。可以满足各种人员调试时的需要。
在记录结束后，通过播放页面，会再次看到所记录的数据。在此，通过滑动器（键盘）可以沿着采样结果滑动。此外，你还可以改变时基，如果你想对数据进行分析，还可以进入缩放页面，通过光标（通过键盘移动）读出轨迹值。然后放大相同光标之间的间隔。
3.坐标轴优化的基本步骤
3.1 备份系统的CUSTOM文件，然后通过ERCI、ERRE、PART-PROGRAM记录各坐标轴的优化前的状态。
测量加速度的极限值，是为了了解机床的承受能力和安全极限。具体方法如下：
3.1.1 建立示波器文件，选取参数FDUCURRPERC、FDUCURRRMS，观测其值。并与伺服驱动器和电机最大电流的较小值比较。（例如VMC1051驱动器型号为50_25_A，最大电流为17.67767A；电机型号UL3_72020_3_S1，最大电流106.71000 A。因此我们选择驱动器的电流17.67767与观测值比较）
3.1.2 编写测试程序，例如测试X轴的加速度， X轴的正极限和负极限为（-100，+600），测试X轴则可编程如下：
N10 X-50 X550
N10 X550 X-50
N10 X-50 X550
N10 X550 X-50
3.1.3 选取最大进给速度，逐渐增加加速度的值，一般选1、1.5、2、3，观测电流值是否超过伺服驱动器和电机最大电流的较小值。
3.2 优化速度环比例增益Kp
通过Bruco软件，逐渐增加Kp的值，通过ERCI观测所测试圆。直到四个象限点（0°、90°、180°、270°）的尖峰值随着Kp的增加不再减小。在优化Kp期间，可能机床会出现尖叫声，这是由于机床在某一频率点共振引起的。可以利用Bruco中的滤波器进行滤波。尖叫声去除后继续增加Kp值。当增加Kp后，ERCI所得的圆的轨迹反向尖峰不再减小时，取该值的70%-80%，作为此轴的Kp值。
利用Sr5监测共振频率的频率值：
图2 滤波器监测到的频率
所测共振频率点为349Hz，通过Bruco添加带阻滤波器增加滤波器后，继续测试发现，机床仍然尖叫、振荡。利用Sr5监测频率点，如下图所示：
图3 滤波器监测到的频率
共振频率为168Hz，小于250Hz。因此，Kp的临界值为8，根据优化原则，选取临界值的70%-80%。
因此，Y轴的Kp取值为6。
3.3 优化位置环比例增益Kv
如果通过ERCI测试的圆，存在毛刺和振荡。可以通过减小Kv值来消除。最后将坐标轴优化数据保存。
（作者单位：沈阳菲迪亚数控机床有限公司）