伺服軸和主軸異響是機床出廠調試時極為常見的問題。本周我們就通過兩期內容，分別介紹如何解決由于振動引起的伺服軸和主軸異響問題。 

1伺服軸異響問題描述

伺服軸軸異響是機床出廠調試時的常見問題，表現形式主要有以下幾種：

    （1）靜止狀態下，機床上電后電機負載波動，手觸碰電機能夠感受到抖動或“嗡嗡“聲；

    （2）機床在手動模式下，移動伺服軸出現劇烈抖動或尖銳嘯叫；

    （3）機床在自動模式下，移動各軸進行定位時出現劇烈抖動或尖銳嘯叫；

    （4）機床在自動模式下，各軸進行插補時出現劇烈抖動或尖銳嘯叫；

    （5）機床在自動模式下，進行某些特定加工時出現低沉撞擊聲

    （6）機床在運行中出現其他形式的異響

2伺服軸異響原因分析

 （1）半閉環伺服軸異響原因分析

    在半閉環控制的機床中，參數設定比較簡單，只要將電動機的代碼等設定好，系統即可自動進行合理匹配。所以經過初始化設定后，機床一般即可以平穩可靠運行。

 

機械安裝：半閉環異響中，很多情況下均可以通過調整機械安裝消除振動，常見的引發異響的機械環節有：聯軸器，軸承，絲杠，護罩等，在這些安裝環節中，只要廠家按照各部分的安裝標準進行裝配，就能避免由于安裝導致的軸異響。

 

參數設置：參數設置不合理也會導致軸異響，具體設置方式將在后續章節中詳細介紹

 

（2）全閉環伺服軸異響原因分析

    在全閉環機床中，通常使用光柵尺或編碼器實現機床的全閉環控制。全閉環在提升機床精度的同時，也由于各種因素導致異響，尤其在大型機床上表現突出，常見的異響原因有以下幾種。

 

外部干擾：通常全閉環控制所使用的編碼器、光柵尺與SDU模塊之間的連接線纜大部分為MTB自行制作，因此線材質量、屏蔽與否不能得到良好保證，且機床外圍強干擾源較多，干擾時常存在。干擾通常會引起伺服軸誤動作、異響、零點無法建立等等故障。但是只要加強屏蔽、規范走線即可解決問題，此處不再贅述 。

 

機械傳動：一般情況下，使用全閉環的機床規格中型偏大，機械傳動為齒輪齒條、大規格絲桿等。通常裝配較大減速機構，大部分機械傳動剛性不高，傳動間隙較大，導致在全閉環控制時候出現異響

 

參數設置：參數設置不合理也會導致軸異響，具體設置方式將在后續章節中詳細介紹

 

3半閉環下伺服軸異響排查點

 （1）增益調整

提升各軸的位置環增益和速度增益能夠有效的提升各軸的響應性能，提升機床剛性，但是過大的增益會影響機床穩定性造成異響，通過降低軸的位置增益與速度增益能夠消除由于剛性過大造成的軸異響。

 

（2）伺服頻響調整

伺服調整中頻率響應調整是機床伺服優化需要調整的基礎步驟之一，具體調試流程不再詳述。

 

（3）TCMD電流測量

在進行頻響測定后，若軸在進行G00定位或者G01單軸插補或者多軸插補運行時仍然出現異響，此時就可以進行TCMD電流測量進行振動點的確定。

 （4）其他形式的異響處理方式

通過之前幾種方式基本能夠解決軸的異響尖叫問題，而伺服參數設定不合理等，也會在機床運行造成異響或撞擊聲。

a.      機床停止時的異響

        在機床靜止狀態下電機出現異響，負載跳動較大時可以使用以下方式消除振動：

        1.測量靜止時的TCMD曲線，通過傅里葉變化尋找振動點，通過HRV或TCMD濾波器消除振動。

        2.使用停止時增益可變功能。

.     3.檢查是否使用速度環比例高速處理功能，該功能能夠使得速度控制的比例向計算高速化，提升精度，但是低頻機械振動會被放大，導致停止時異響

      4.使用加速反饋功能  此功能是對速度環反饋的一種補償。由于機床的傳動環節導致彈性變形，或是負載的慣量折合到電機軸上后與電機的轉子慣量相比較大時，就會產生50-150赫茲的震蕩。使用此功能補償加速時的反饋，使響應加快，消除震蕩。一般設定在-10～-20之間，如在加減速時有震蕩，可適當減少此參數值。需要注意，此值太大，反而可能引起異響。

      5.檢查是否使用電流環1/2PI功能，該功能使用時能夠提升電流環響應，但是有可能導致停止時電機勵磁聲音增大或停止時異響

 

b.       機床軸運行時異響

在機床靜止狀態下啟動時電機出現異響，負載跳動較大時可以使用以下方式消除振動：

1.在機床靜摩擦較大時，啟動過程中可能出現爬行現象導致異響，此時可以使用N脈沖抑制功能進行消除振動。

2.手輪方式啟動異響，可以通過提升1624手動時間減速時間常數以減緩異響。

       3.在機床G00定位時由于電機的沖擊出現的軸異響可以通過調整1620,1621或者1671，1672進行消除。

       4.在自動方式進行加工時出現異響，可以排查加工相關參數是否設置合理，加減速方式是否為直線型等

4全閉環下伺服軸異響排查點

在處理完成半閉環異響后，全閉環若出現異響問題，主要原因還是在于外部干擾和檢測器安裝精度上，參數處理上主要有以下幾種方式

（1）機床速度反饋功能

通過全閉環系統中將機床本身的速度加到速度控制中區，由此來保證整個位置環路的穩定，降低振動

（2）雙重位置反饋功能

雙重位置反饋功能就是同時考慮全閉環和半閉環的位置數據，將全閉環控制成類似半閉環的功能

5伺服軸異響處理流程

（1） 停止時異響

（2） 運動中異響

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