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摘要：FANUC18I系统在数控机床伺服控制中，能够对其伺服控制系统的性能进行改进和优化，进而提升其运行性能。该过程中，需要从数控机床的实际工作情况出发，以提高机械加工精度为目标，改进该系统的缺陷和不足，有针对性的进行优化。基于此，本文围绕FANUC18I系统和数控机床伺服控制等内容展开讨论，根据系统的结构组成和工作原理，探讨其优化控制方法，构建功能更加完善的FANUC18I数控机床伺服控制系统。
关键词：FANUC18I系统；数控机床；伺服系统；优化
前言：在机械加工制造行业的发展过程中，技术革新起到了重要的推动作用，提高了机械生产的效率和产品加工的精度。机械加工企业为了在行业竞争当中赢得优势，就需要持续进行技术升级，提高自身生产力。数控机床机械加工制造的重要设备，其运行性能直接决定着机械产品的质量。在数控机床的工作运行过程中，伺服控制系统在其中发挥着十分重要的作用，用于调节和控制机床的运行速度，并保障其精度。数控机床伺服控制系统的优化，对于提升数控机床的运行性能有着积极的影响。
1.数控机床伺服控制系统的结构组成和工作原理
在数控机床当中，一般应用FANUC系统作为伺服控制系统。FANUC系统设计为模块结构，适用于各种工作环境当中，系统硬件、软件配置齐全，功能完善。FANUC18I伺服控制系统的集成度高、用户程序区容量大，操作程序较为简单、便捷，并具有良好的高速矢量相应功能，能够有效提升伺服增益，降低机械加工制造过程中的误差。
在FANUC18I伺服控制系统中，伺服驱动器的控制电路由DSP、MCU、FPGA组成。DSP作为整个系统的核心，主要起到矢量控制、PWM信号发生以及故障保护处理等工作，MCU则用于辅助控制，进行参数设定、状态显示。而DSP和MCU在工作运行的过程中，需要在FPGA的作用下，完成数据转换和内外部的信号（I/O）处理，同时对位置脉冲指令进行处理。而伺服驱动器的功率电路结构由三相整流桥（整流）、智能功率模块（逆变）以及开关电源组成，经由直流母线连接，连接主回路接线（R、S、T电源线、伺服驱动器电源线以及伺服电动机电源线）、控制电源类接线（r、t控制电源接线和I/O口控制电源接线）等。在伺服驱动器的作用下，运行伺服电动机，在伺服电动机工作运行的过程中，需要根据机械加工制造的实际需要，由速度传感器、位置传感器、功率转换器等设备进行调节和控制，检测数控机床工作运行的速度信号。进而对数控机床进行调节和控制[1]。
2.基于FANUC18I系统的数控机床伺服系统的优化
2.1HRV3控制
为了提高FANUC18I伺服控制系统的运行性能，需要对电流环进行基础改进。在FANUC18I伺服控制系统的优化和改进过程中，需要采用高响应矢量控制（HRV）技术，改善伺服电动机的控制能力，在高速运行状态下，能够免受电流延迟的影响，进而增强电机的扭矩，进而提升机床的切削能力，伺服系统能够稳定的运行，获得良好的伺服增益效果。为了进一步提高机械加工制造的精度，将HRV3技术应用到数控机床伺服控制优化工作中，以放大器、位置检测器和DSP等硬件设备为基础，产生矢量控制效果，能够对更高速的电流进行控制，保障伺服电动机的稳定运行。与此同时，HRV3控制技术还具有过滤干扰的功能作用，利用伺服放大器和检测器，排除低频振动外力的干扰，确保数控机床的稳定运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在FANUC18I伺服控制系统工作运行中，应用HRV3控制时，需要对速度环增益倍率、电流环增益倍率等多项参数进行合理设定，并以振动情况进行调整，进而保障机械加工的精度。
2.2伺服器观测
天津钢管集团股份有限公司在轧管和管加工等工作中，应用FANUC18I数控机床伺服控制系统，并采用伺服观测器功能，以解决数控机床工作运行中的快速振动问题。在轧管和管加工的过程中，需要进行连续小位移轮廓加工们需要频繁、多次启动和暂停伺服电机，进而形成快速振动，会在一定程度上影响到机械加工的精度，容易出现偏差。应用伺服器观测功能，能够对速度和外力干扰扭矩进行监测，对于高频振动量进行预测和评估，进而控制速度环路的稳定。该过程中，需要根据数控机床伺服控制系统的运行情况，合理设定观察器相关参数，具体包括增益POA1、系数POA1和系数POA2等参数，按照标准值进行设定。
2.3机床速度反馈
振动现象在机械加工切削过程中较为常见，是影响机械加工精度的主要因素，需要积极加以排查，采取有效的防控措施。为了减少振动现象的产生，避免其对机械加工切削的干扰，需要对振动现象的形成原因进行了解，有针对性的进行预防。将光栅尺取消后，观察FANUC18I数控机床伺服控制系统的运行情况，根据振动现象的发生情况，判断振动现象是否由光栅尺原因所致。排除该原因后，则需要采取机床速度反馈方法，监测机床和伺服控制系统电机运行时的速度。在扭力的作用下，机床和电机只缴纳形成速度差异，进而导致振动现象的发生。为了有效解决这一问题，需要对机械间隙进行检查，予以缩小处理。在此基础上，进行机床速度反馈。在全闭环系统中，利用编码器速度控制，对于机床速度进行调节和控制，稳定位置环路。速度反馈功能的应用，其产生的机床速度反馈增益，可以有效补偿控制环路扭矩，降低机床和电机之间的速度差，达到消除振动的目的，保障数控机床的稳定运行，提高机械加工的精度。
2.4参数整定与调试
在FANUC18I数控机床伺服控制系统工作运行的过程中，参数整定与调试是十分重要的环节，其对于系统运行的安全性和稳定性产生着重要的影响。在参数整定和调试的过程中，需要对位置前馈增益、速度比例增益、速度积分时间常数以及速度积分时间常数等参数进行设定。根据位置环的前馈增益，对于位置滞后量进行判断，能够反映出系统的系统的高速响应特性，进而判断其稳定性。关于速度比例增益，需要对FANUC18I数控机床伺服控制系统的驱动系统型号和负载值进行去那面的了解，根据负载惯量，进行设定值大小的判断，其对于增益和刚度产生着重要的影响，如排除振动现象的影响，速度比例增益往往会设定较高的数值，而速度积分时间常数则会设定较低的数值。在FANUC18I数控机床伺服控制系统中，需要对电机内部转矩的数值进行限制。关于伺服控制系统通用参数的修改，需要结合数控机床工作运行的实际情况进行调整，进而改变伺服系统性能，满足机械加工对于高速、高精度的要求[2]。
结论：综上所述，应用于FANUC18I系统，进一步优化数控机床伺服控制功能，提高其运行性能，保障数控机床机械加工的精度。FANUC18I数控机床伺服系统的优化，需要从HRV3控制、伺服器观测、机床速度反馈以及参数整定与调试等方面入手，为机床运行运行提供良好的保障和支持，进而提高机械加工的工作效率和工作质量，其对于机械加工制造行业的发展有着积极的影响。
参考文献：
[1]张鹏远.数控滚齿机伺服控制系统的性能优化研究[J].机械管理开发,2018,33(06):184-186.
[2]杨秀文.自适应控制系统在数控机床闭环控制中的应用研究[J].机械工程与自动化,2018(03):204-205.
论文作者:吴亮,郭玮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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