激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對材料進行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。

隨客戶對激光設(shè)備加工要求的提升，對伺服的使用要求也越來越高。在實際使用中也暴露了一些問題，尤其是加工輪廓的變形問題，是比較困擾大家的一個主要方面。

其實無論是板材切割機、管材切割機或者是復(fù)雜的立體切割設(shè)備，要想設(shè)備按照既定的圖形進行加工，關(guān)鍵就在于參與加工的各個軸動態(tài)響應(yīng)性的高低及相互之間的配合問題。如果在加工過程中，各軸的整體響應(yīng)太慢，或者某些位置出現(xiàn)一個軸偏差小，另一個軸偏差大的情況，則就會出現(xiàn)加工輪廓變形的問題。而導(dǎo)致這種偏差不一致情況出現(xiàn)的原因眾多，有機械的、外力的、伺服響應(yīng)性、控制系統(tǒng)等因素，或是多因素疊加影響。因此，解決此類問題的關(guān)鍵在于各軸有較好的動態(tài)響應(yīng)性及相互之間的配合的協(xié)調(diào)性，使其能比較嚴格地按照既定目標(biāo)進行加工動作。

1、機械因素

機械問題相對而言比較常見，主要體現(xiàn)在設(shè)計、傳動方式、安裝、材質(zhì)、機械磨損等方面。

2、機械共振

機械共振問題對伺服最大的影響在于無法繼續(xù)提高伺服電機的響應(yīng)性，從而使設(shè)備整體運行在比較低的響應(yīng)狀態(tài)。此類問題在同步帶傳動的機械中比較常見，另外長距離的滾珠絲桿有時也有此類情況。主要原因是同步帶的剛性偏低，共振頻率低，長距離的絲桿自身慣量較大，且多有變形情況，特別是在電機容量選擇偏小的情況下比較容易起振。同時安裝時的裝配工藝高低和材質(zhì)的優(yōu)劣也會對機械的共振產(chǎn)生影響。如果出現(xiàn)此類問題，除在機械上優(yōu)化外，可通過伺服的調(diào)整來彌補。主要思路就是通過伺服抑制共振的功能來完成。

3、機械抖動

機械抖動實質(zhì)也是機械的固有頻率問題，通常比較多地出現(xiàn)在單端固定的懸梁結(jié)構(gòu)中，特別是在加減速階段表現(xiàn)尤其明顯。低頻的抖動在加工件中會呈現(xiàn)出大波浪狀的形態(tài)，較高頻的抖動會有鋸齒狀的形態(tài)。對于此種情況的基本思路是加入多種濾波器，錯開轉(zhuǎn)矩指令頻率。

4、機械內(nèi)應(yīng)力、外力等因素

由于機械材質(zhì)和安裝的差異，設(shè)備上各傳動軸的機械內(nèi)應(yīng)力、靜摩擦力等可能會不一致。如果設(shè)備中參與軌跡插補控制的兩軸中的某一軸的內(nèi)應(yīng)力或者靜摩擦力等更大，則會一定程度上消耗掉伺服的轉(zhuǎn)矩，造成此軸的加速變慢，從而導(dǎo)致加工輪廓變形。通常我們可以通過伺服驅(qū)動器反饋生成的波形曲線來觀察傳動軸的內(nèi)應(yīng)力問題。

外力作用于軸上的情況也比較類似。一般的板材切割機，各軸與工件之間是非接觸的，可能受到的外力有限。但某些管材切割機，送管軸會參與切割時候的插補，而另一軸一般是非接觸的。此時管材由于受到夾具的影響，會對送管軸產(chǎn)生一個反向作用力，這樣參與插補控制的兩軸受力情況不一致，切割的效果肯定會受到影響。

5、伺服因素

在機械正常的情況下，如果伺服參數(shù)偏差較大，也會引起切割的輪廓不理想的情況。因此伺服調(diào)試的時候應(yīng)該遵循的原則是：

伺服響應(yīng)性在允許的范圍內(nèi)應(yīng)保持較高的水平。

參與插補控制的各軸應(yīng)當(dāng)具有比較接近的動態(tài)響應(yīng)性，可通過波形曲線察看實際的脈沖偏差水平。

慣量比應(yīng)該按照比較真實的數(shù)值進行設(shè)定，如果驅(qū)動器自動推算的慣量比較真實地反映了實際的負載情況，就不要隨意改變此數(shù)值。

響應(yīng)性調(diào)整時應(yīng)盡量使用自動增益，就算需要手動調(diào)試也要在自動調(diào)試的基礎(chǔ)上調(diào)整，這樣會簡化調(diào)試的難度。

6、數(shù)控系統(tǒng)因素

有的情況下，伺服的調(diào)試效果不明顯，此時可能就要介入對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)了。激光切割機加工時通常線速度是比較恒定的，在直線與曲線上都是同一速度。這一點在直線運動上是沒有多大問題的，但是在曲線，特別是小尺寸圓弧的加工上可能會因為加速度過大導(dǎo)致輪廓變形的情況。因此，在切割小圓等圖形時必須對速度及加速度加以限制。并且在遇到抖動等問題的時候調(diào)整加速度，改變插補采樣周期等參數(shù)對抑制抖動的效果比單純調(diào)整伺服效果更好。

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