切削，快速移动速度环路增益切换功能

　　为了提高工件的加工精度，高的系统增益有利于减小位置偏差量，但是在高速情况下机床的运行状态区别于低速状态。当机床在低进给速度工况下可以稳定地切削工件，但在高速运动过程中，由于系统的运行速度较高，可能会引起高速下的振荡和不稳定。为了减小系统的振荡使其趋于稳定，可以降低环路增益。因此，需要机床在低速切削状态和高速快移状态下，实现速度环路增益的自动切换。

　　可通过调整参数N02202-切削/快移速度环路增益切换功能生效、N0202l-切削时速度环路增益(负载惯量比)、N02107-增益切换倍率，实现系统在切削过程和快速移动过程中速度环路增益的切换，以最大程度地抑制负载波动。

 同步自动补偿功能

　　THM46100的X轴采用了双轴驱动模式，当X轴运行位移较大时，由于光栅尺绝对精度和安装精度的影响以及机床热变形的影响，主动轴和从动轴之间会产生机械性的扭力和扭转变形，从而影响到轴向的位置控制精度。虽然可以通过螺距误差补偿在一定程度上缓解该种变形，但是对于热变形却并不能消除。因此通过系统的同步补偿功能，对主动轴和从动轴的扭矩进行实时监测，并将两者的扭矩偏差量施加给从动轴，从而使得主、从轴之间的扭矩误差得到抑制，以提高其位置控制精度，其控制框图如图6所示。

同步补偿功能控制框图

图6同步补偿功能控制框图

　　通过调节参数N02403-同步自动补偿系数、N02404-同步自动补偿最大值、N02405-同步自动补偿过滤器系数，实现双轴驱动的同步自动补偿功能。从图7中可以看出，当不实施同步补偿时，主、从轴之间存在着位置偏差，当进行补偿后主从轴之间的位置偏差得到消除。

同步自动补偿功能示意图

3 伺服参数调试实验论证

　　按照上述方法，我们对THM46100精密卧式加工中心伺服参数进行了调整，通过FANUC3li的伺服调试工具Servo Guide对伺服调试前后机床的状态进行圆周测试，并进一步通过球杆仪测试调试前后机床的精度状况。对机床的X、Y轴进行圆周测试，如图8所示，为调试前后ServoGuide的圆周测试结果对比。从中可以看出，调试后Y轴的过象限误差得到了较大程度的消除，X轴的过现限误差也得到了较大程度的降低，但并未完全消除。调试前后分别采用球杆仪对其圆运动误差进行了测试，测试结果分别如图9和图10所示，调试后机床的圆度误差得到了较大程度的抑制，但X轴的过象限误差仍较为明显，与ServoGuide测试结果较为相符。

调试前后Servo Guide测试结果对比

调试前球杆仪测试结果

调试后球杆仪测试结果

　　造成调试后X轴仍存在较为明显的过象限误差的原因，一方面是由于同步补偿功能设置的不合理，另一方面是由于x轴的主动轴和从动轴安装过程中的安装误差所引起的，其机械方面的因素较为突出。因此需要对X轴进行检测，进一步确定原因。

4 结论

　　本文基于FANUC3li从伺服驱动系统的PI参数调节和部分补偿功能两方面，研究了的精密卧式加工中心伺服系统优化方法，旨在提高THM46100精密卧式加工中心的动态响应性能及加工精度。实验证明，对THM46100精密卧式加工中心进行调试后其精度及性能有了较大程度的提高。由于FANUC31i系统具有较为全面且复杂的控制功能，要充分发挥其功能并进一步提高采用其的数控机床的性能，还需要对其他功能进行深入研究和探索。

数控机床正常运行除了必要软硬件外，还需要诸如系统参数、刀具及坐标系偏置数据、螺距误差补偿数据、跟踪误差、机床运动坐标、主运动和进给速度、PMC信号状态等动静态数据。目前国内大部分企业对机床运行状态监控和动静态数据采集管理仍然停留在单机在线或串口通信方式阶段，无法实现集成管理，从而形成了信息化孤岛。随着工业化进程的推进，对数控设备进行信息化统一集中管理乃至对机床工作状态进行实时监控的重要性逐步被人们认知，而计算机网络技术的发展尤其是现场总线以及工业以太网技术的发展，使企业数控设备集成监管成为了可能。本文以FANUC 系统为例介绍基于以太网的数控机床集成技术。

1 数控机床网络集成系统构架及功能

　　图1为FANUC 系统数控机床网络集成系统构架，它主要包括以下几个部分。

FANUC 系统数控机床网络集成系统构架

图１ FANUC 系统数控机床网络集成系统构架

　　1.1 系统集成以太网软件

　　FANUC 系统使用的以太网软件从来源上分主要有以下两种：

　　（1） 直接购买FANUC 提供的相关软件，如基本操作包1（FANUC Basic Operation Package 1/A02B‐0207‐K752）、远程诊断包（Machine Remote DiagnosePackage/A08B‐9210‐J515） 、生产系统管理与控制软件包CIMPLICITY HMI 等。

　　（2） 使用Microsoft Visual Basic 或者VisualC＋ ＋ ，配合FANUC 提供的FOCAS2 （A02B‐0207‐K737）应用程序接口（API）进行自主编程。

　　软件功能包括机床数据管理（如NC程序、系统参数、宏变量、刀具偏置、工件坐标系偏移、螺距误差补偿等数据的读写及管理） 、CNC显示（如主轴和进给轴数据显示、加工时间、刀具信息、坐标数据） 、状态监测（如梯形图顺序程序、机床信号、进给轴及主轴波形信号、操作及报警履历） 、在线调试（如融合FANUC LADDER和SERVO GUIDE 进行在线PMC和伺服调试）等。