基於海德漢平台的大型（xíng）螺（luó）旋錐齒輪專用機（jī）床加工軟件設計（jì）（中）
2017-6-15 來源：沈陽工業大學 作者：衣晨
第 3 章 i TNC530 數控（kòng）係統及機床參數優（yōu）化
3.1 概述
螺旋錐齒輪齒麵為空間複雜曲麵，加工（gōng）複雜，一般（bān）采用多軸數控機（jī）床對其（qí）進行加工，在提高精度的同時提升了加工效率[28]。GCMT2500 設計為六軸五聯動“C”型機械結構，數控係統采用國際先進的五軸數控係（xì）統代表海德漢 i TNC530 係統[29]。GCMT2500 的機械結構和數（shù）控係統基本滿足了大型（xíng）螺旋錐齒輪加工的各項（xiàng）要求。軟件開發以海德漢數控係（xì）統為平（píng）台，利用海德漢係統良好的開放性和提供（gòng）的
Python OEM高級語言（yán）開發包，使用 Python 語言對加工軟件進行開發。同時，在不同尺寸齒輪加（jiā）工過程中因更換刀盤的緣（yuán）故需要對控製係統（tǒng）的參數（shù）進行優化，以提高（gāo）加工精度。
本章對加工軟件設計相關的（de）開發平台——海（hǎi）德漢（hàn） i TNC530 數控（kòng）係統、Python 開發語言、及重要的控製係統參數優化部分（fèn）進行了相關闡述。
3.2 i TNC530 數控係（xì）統特點
HEIDENHAIN i TNC530 數控係統是海德漢公司於（yú）近年推出的優秀多軸數控係統解（jiě）決方案（àn）。近些年海德漢 TNC 係列數產品開始在我國數控市（shì）場嶄露頭角。i TNC530是海德漢公司 TNC 係列（liè）新（xīn）一代的（de）多軸加工數控係統中的代表，具備前幾代 TNC 係統的優點並且在不斷創（chuàng）新（xīn）發展：新功能不斷增加，配套的軟件更具實用性。
該數控（kòng）係統適用於銑床、鑽床和（hé）鏜床以及（jí）加工（gōng）中心（xīn）。i TNC530 係統（tǒng）為全（quán）數字驅動控（kòng）製以及借（jiè）助 PWM（脈衝寬頻調製）信號控製功率放大（dà）[30]。i TNC530 係統中的驅動控製器的卓越性（xìng）能體現出下列優勢: 1）係統相（xiàng）關軟件集成在 NC 內部（bù），這使得 NC 的各部分構成例如進給軸、主軸（zhóu）、NC 或 PLC 得到了（le）最佳匹配（pèi）。由於位（wèi）置控製（zhì）器、速度控製器及電流控製器被（bèi）組合在（zài）一個單元（yuán）內，從而可以獲得高質量的控製。可（kě）用相同的手段對進給驅動器以及主軸進行調試、優化及診斷。i TNC530 提供對 5 個機床軸或 11 個機（jī）床軸的數字控製，主軸速度最高可達到 40000rpm。i TNC530 使用結構緊湊型或模塊化變頻器，配合使用（yòng）HEIDENHAIN 自主研發生產的類型電機，可（kě）以實現包括伺服驅動器在（zài）內的完整的控製組合。
2）i TNC530 數控係統良好的硬件平台為強大（dà）的控製係統提（tí）供了有力支持。采用（yòng）高性（xìng）能處理器的 i TNC530 係統可預讀 1024 個程序行（háng），在程序行運行前何以合理調節各軸電機轉速與（yǔ）不同輪廓間的承（chéng）接。i TNC530 控製（zhì）部分包括兩部分單元，一是 MMC主機單元，采用奔騰高性能（néng）芯片和顯示卡，能實現數據的（de）快速處理與通信。二是MCC 主控單（dān）元（yuán），通過傳感器提供測量參數，利用各（gè）類反饋保證了伺服係統的響應速度與精度（dù）。
3）針對加工要求較高的複雜曲麵，i TNC530 使用了（le）全數字化技術和先進（jìn）算法（fǎ），更易完成高精高速的切削加工。數控係統（tǒng）控製數（shù）字軸最高（gāo）轉速可以（yǐ）達到 40000r／min，同時（shí），在確定（dìng）的運行情況（kuàng）下能實現各種誤差（chà）補償，更保證（zhèng）了工（gōng）件的高質量加工。
4）優秀的診斷功能（néng） i TNC530 數控係統具有（yǒu）軟硬件雙重診斷。在軟件上，其係（xì）統內部預設了診斷語句功能（néng），在出發條件滿足後（hòu）診（zhěn）斷執行診斷動作響應，設備（bèi）進行相應的動作如運行停止、斷電等操作。在硬件上，相（xiàng）應的模塊配有專用的診斷芯片，配合軟件診斷部分一共（gòng）使用。同時，設備提供在（zài）線診斷功能可以通過以太網添加診斷終端進行在線（xiàn）診斷。
5）i TNC530 操作界麵支持圖形庫功能（néng），通過特點的編程語言配合圖形對話模式使得編程更加直觀便捷。編程工作站的使用可以讓工作人員在機（jī）床外進行加工編程（chéng）。i TNC530 係統除了配備兩種編程格式外，還兼（jiān）容傳統的 G 代碼加工格式，用戶能根據自身的（de）編程習（xí）慣編寫適當的加工代碼。
6）i TNC530 數控係（xì）統生（shēng）產商為用戶提（tí）供了常用的標準加工循環，在工件（jiàn）成型中遇到的銑槽、鑽孔等加工可直接調用標準循環。在此項功能的支持下，用戶隻需給定加工參數，就可實現加工要求提供編程效率和精度（dù）。
3.3 Python 語（yǔ）言簡介
在開發中進行的軟件設計與可視化編程開發即人機（jī）界麵開發（HMI）主（zhǔ）要使用Python 語言和 wx Python 圖形庫來實（shí）現[31]。
3.3.1 Python 綜述
Python 語言由 Guidovan Rossum 於 1989 年發（fā）明，第一次（cì）公開發行版發行於 1991年，是一種麵向對象、解釋型計算機（jī）程序設（shè）計語言[32,33]。Python 作為一（yī）種語法簡潔易懂功能全麵的腳本語言，不（bú）同於其他高級語言的數據結構，可以很容易（yì）的實現麵向（xiàng）對象編程[34]。Python 的支持變量動態輸入特性和其解釋性的特（tè）點使 Python 語言在（zài）流行的計算機係統平台上都可（kě）以良（liáng）好運行，尤其方便於中型項目程序的快速編寫調試，作為腳本（běn）語言的 Python 的這一優勢使其得到了人們的青睞。雖然作為一種教學語言，但Python 綜合（hé）了 ABC 語言的優（yōu）點，不但結合其他語言如 C、C++和 Java。同時，借鑒了其（qí）他編程（chéng）語言的編寫特點，逐步優化（huà）使得 Python 語言形成了自己的特點和優勢。Python 語言作（zuò）為一種優秀的開源 Script 編程語言，尤其重（chóng）視（shì）程序的開發（fā）速度以及程序結構的清（qīng）晰度，可以很好地完成不同程度的任務程序，以及大中型項（xiàng）目的開發[35]。對於 Python 的語法上，其（qí）重要的一（yī）條就是 Python 要求（qiú）嚴格的強製縮進：模（mó）塊的執行順序由首字符在這行的具體位置來確定[36]。雖（suī）然初（chū）學者和一部分程（chéng）序員對此難以接受，但必須承認的是，強製縮進這一要求，使（shǐ）得程序員在編寫 Python 程序時形成規範的寫作習慣（guàn），使得程序更加清晰和美觀。
3.3.2 Python 語言的優點（diǎn）
Python 被人們視做是目前最適（shì）合學習（xí）計算機語言而（ér）要求掌握的入門語言之一。圖3.1 展示了 Python 語言優（yōu）點：
圖 3.1Python 語言優點
（1）使（shǐ）用簡單
編寫（xiě）調試 Python 程（chéng）序過（guò）程非常（cháng）簡單，通常隻需要編（biān）寫所需的 Python 目標程序並直接運行就可以（yǐ）。區別於其（qí）他高級語（yǔ）言（例如，C 或 C++）程序編寫完成後的（de）編譯和鏈接等其他操作步驟。Python 語言程序（xù）快速執行特性（xìng）使其形成了一種交互式的編程調試模式。在程序（xù）調試（shì）的過（guò）程中修改程序代碼（mǎ）後立刻得到反饋觀察到程序修改調試後（hòu）的結（jié）果。
程序（xù）的（de）快速開發特性（xìng）僅僅是 Python 語言便捷性一方麵體（tǐ）現（xiàn）。Python 內部集成了種類功能（néng）繁多的內置模塊從而在程序編寫上降低了其他高級語言編（biān）寫過程中常見的複雜性。在（zài）達（dá）到同一目的時使用 Python 語（yǔ）言編寫程序較 C、C++和 Java 編寫的程序更（gèng）為簡潔，使用也更具有靈活性。
（2）解釋性
作為一種解釋性的語言，Python 程序開發過程中不（bú）需要進行不需要將代碼編譯成底層的二（èr）進製碼，而比如 C 或者 C++類的（de）編譯性語言則是把程序從源文件轉換成底層的計算機碼（即二進製代碼，0 和 1）[37]。這個過（guò）程通過專用的編譯器來完成。由（yóu）於字節碼是一種與平台無關（guān）的格式，隻需要簡單的拷貝，Python 程序就可以（yǐ）在其他計算機運行了。Python 語言（yán）這（zhè）種易於移（yí）植的特性越來越（yuè）受到人們的青睞（lài）。
（3）麵向對象
從本質來說，Python 為一種麵向對象的語（yǔ）言[38]。Python 同時（shí）支持麵向過程的編程（chéng）和麵向對象的編程。通（tōng）常所說的“麵向過（guò）程”是指編寫的程序由過程或隻是由可重複調用的函（hán）數組建起來。而“麵向對象”的語言是指編寫（xiě）的程序是由數據和功能組（zǔ）合而成（chéng）的（de）對象（xiàng）構建起來（lái）。Python 的類與多（duō）重繼承等高級概念的使用，並（bìng）且憑借其特有的簡潔的語法和類型非常易於使用，很大程（chéng）度地提升了代碼的開發速度。
（4）可嵌入性
Python 程序可以嵌入任何 C/C++程序內部，為 python 語言程（chéng）序使（shǐ）用者提供腳（jiǎo）本功能（néng）。同時（shí），Python 也能夠（gòu）調用 C 和 C++的庫，可以調用 C 和 C++程序，可以與 Java語言程序集成，並且通過 SOAP、XML.RPC 等接口與網絡數據交互。
（5）豐富的庫
Python 內置了眾多預（yù）編譯並可移植的功能模塊，這些功能模塊被稱作標準庫（standard library）[39]。其中標準庫支持眾多的應用程序代碼功能執行任務，包括字（zì）符模式到 Internet 腳（jiǎo）本編程的匹配等諸多方麵。如數學公式、界麵編輯、文（wén）檔操作、正則表（biǎo）達式、多線程、測試（shì）、數據庫、瀏覽（lǎn）器、郵件、XML、HTML 和其他係統功能相關的操作。而且這些功（gōng）能模塊或者說庫都是集（jí）成在 Python 內部。另外，Python 可以通過自行開發的庫和眾多第三方應用進行數據擴展。這其中涵蓋了包括網站維護、數據計算（suàn）、串口（kǒu）讀寫、遊戲開發等多個領域。
此外，Python 提供了語言基本組成的常用數據結構。例如列表（list）、字符串（string）、字典（dictionary）[40]。它們編寫靈活且易於使（shǐ）用，不需要代碼中關於類型和大小的冗雜的聲（shēng）明，它往往自動地應用一種廣（guǎng）義上的對象。雖然國內對 Python 的（de）應用沒有其他的傳統語言廣泛，對應的參考資料也相對較少使（shǐ） Python 的發展受到了（le）一定程度的阻（zǔ）礙。然而，良（liáng）好的特性與編程簡單（dān）優（yōu）雅的（de）有機組合將 Python 成功塑造（zào）成為一種極具潛力的（de）語言，具有非常好的發（fā）展前景（jǐng）。
3.3.3 Python 的（de）應用現狀和前景
Python 作（zuò）為一種年輕的語言，擁有非常強大的生命力和無與倫（lún）比的優勢。在國（guó）內的一些主流社交網（wǎng）站如豆瓣、知乎等得到了廣泛的應用。在常用的計算操作係統裏，大多數版本的（de） Linux 以及 Net BSD 和 Mac OS 係統中 Python 作為一種標準的係統組件集成在操作係統內部，無需安裝即可在終端（duān）直接運行 Python 程序。Python 語言中包含了若（ruò）幹個可以直接調（diào）用操作係統（tǒng）功能的標準功能庫，使用時通過第三方軟件包pywin32，Python 可（kě）以訪問 Windows 的組件對（duì）象服（fú）務及其（qí）它應用程序接口服務。通過Iron Python，Python 能夠直接（jiē）調用（yòng）.net。通常來講，Python 編寫的腳本管理程序在運行性（xìng）能、可讀性、可（kě）擴展性、代碼（mǎ）維護等多個（gè）方麵都優於其他的（de）腳本語言。Python 完善的支持多種網絡（luò）協議。在程序語言使用排行榜上，近幾年 Python 一直穩步提升，僅次於 Java、C、C++、PHP、C#等語言之後，圖 3.2 為 2010 年程序語言使用排名。對於Python 未來的發展根據其創始人 Guidovan Rossum 的構想，Python 除了一直堅持的簡潔和優雅的本質（zhì）外更（gèng）開始其他語言的編（biān）程。例（lì）如加（jiā）入了對中文項目開發的支持，編程人（rén）員可以直接使用（yòng）中文進行程序代碼（mǎ）編寫，這將有力（lì）地推動 Python 語言在國（guó）內的推廣進程。
圖 3.2 2010 年計算（suàn）機語（yǔ）言排名
3.3.4 Python 語言的不足
Python 語言的缺點主要體現在以下四個方（fāng）麵：
（1）開發人員相對較少。比較 Java Script，參考中國和國（guó）外（wài）的使用情況，Python的開發人員相對不（bú）足，這一現狀（zhuàng）不利於 Python 的快速發（fā）展。
（2）缺少參考（kǎo）資（zī）料。一種開發語言走向成熟的過程，需要大量的出版書籍和專業（yè）文獻來支撐。當前，國內缺少關（guān）於（yú） Python 的（de）專（zhuān）業書籍，市麵上存在的多半是入（rù）門級別的翻譯著作，設（shè）計語言的高級部分時（shí）還需要（yào）參考英文資料。同時因為（wéi）沒有走上（shàng）商業產品化的道路，Python 的推廣活動較（jiào）少，維護和推（tuī）廣者（zhě）大多為 Python 支持與愛好者。
（3）執（zhí）行速度（dù）不夠快。在現有的實現方（fāng）式下 python 與 C、C++這（zhè）類（lèi）編譯型語言相比，Python 的執行速度不夠快。即使當今 CPU 的處理速度很快，在一些應用領域仍然需要優化程序的執行速度。不過，由於 Python 具有可擴展性，部分關鍵可以調（diào）用C 或 C++編寫（xiě）的程序。
（4）缺乏真正的支持多處（chù）理進程（chéng）的處理器。
3.3.5 wx Python 圖形庫概述
Python 的簡（jiǎn）潔以及快速的開發周期十分適合開發 GUI 程序[41]，其中界麵開發工具（jù）包括 Qt、GTK、MFC 等。本文中使用（yòng） wx Python GUI 工具包（bāo）來完成設計 GUI 程序即界麵程序（xù）的開發設計。作為 Python 語言 GUI 工具的（de）一種 wx Python 具有（yǒu）諸多優點，大量的圖（tú）形模塊使得 Python 編（biān）程人員快捷的實現樣式美觀、功（gōng）能強（qiáng）大的人（rén）機界麵。Wx Python 的一個突出的優勢就是不論各種應用場合都是免費的，即使是商用開發也無須考慮版（bǎn）權問題。與 Python 語言（yán）相同，wx Python 的開源特性使任何人都可（kě）以免費（fèi）使用其他人共享的程序模塊，也可以查（chá）看和修改它其代碼或者上傳自己開發的（de）程（chéng）序、補丁等。同時，wx Python 模（mó）塊跨平台的優（yōu）點使開發（fā）的界麵程序在不經過任何修改的情況下能（néng）夠完（wán）美運行在多種平（píng）台（Windows、Unix、Linux 和 Mac OS）上。 對於 wx Python GUI 程序設計有如下基本概念。
（1）窗口（kǒu），容納各種控件的容器。如按鈕（niǔ）、文（wén）本、狀態欄等各種控件都放置於窗口（kǒu）中。
（2）屬性，定義（yì）為對象的性質。表現控（kòng）件在程序運行的過程中的的狀（zhuàng）態、尺寸大小、所處、顏色等等。
（3）對象，指構成（chéng）界麵（miàn）的各種組（zǔ）件，例如按鈕、指示燈、點選項、文本框、圖片欄等。
（4）方法，指一類控製對象的具體行為。比如顯示、隱藏方法用於（yú）對象顯示或隱藏，移動方法（fǎ）指移動對象到製定的位置等。
（5）事件，指的是（shì）對一個組件（jiàn）的（de）操作。如（rú）鼠標在（zài）一個控件上移動（dòng）時，就稱為一個（gè） Move 事件。
（6）響應，指特定事件（jiàn）發（fā）生時後的產生（shēng）的具體動作，響（xiǎng）應後的具體動作可以自定義，這個（gè）自（zì）定義（yì）動作的（de）實現過程稱為事件的響應。
通常情況下基本的 wx Python 程序所必須包含以下五個基本步驟：
1）導入 wx Python 模塊（kuài）
2）子類化（huà） wx Python 應用程序類
3）定義一個應用程序的初始化方法
4）創建一個應用程序類的實例
5）進（jìn）入應用（yòng）程序的主事件循環
我們創建了一個名（míng）為 Hello world.py 的示例程序如下
Import wx #1 導入 wx Python 包（bāo） class App(wx.App):#2 子類化 wx Python 應用程序類 def On Init(self):#3 定義一個應用程（chéng）序的初始化方法
frame=wx.Frame(parent=None，title=’Hello world’)
frame.Show() app=App()#4 創（chuàng）建一個應用程序類的實（shí）例
app.Main Loop()#5 進（jìn）入這（zhè）個應用程（chéng）序的主事件循環 程（chéng）序運行結果如圖 3.3，生成了一個最簡單（dān）的 wx Python 界麵程序。
圖 3.3 Hello world.py 運行結果
3.4 係統參數優化
3.4.1 數控係統伺服驅動
數控係統的伺服驅動部分是數控係（xì）統的重要組（zǔ）成，其根本作用是（shì）對（duì）設備運動結構部分的速度與（yǔ）位移進行精確控製，該部分的性能優劣會對設備加工精度和工件加工質量產（chǎn）生（shēng）直接影響[42,43,44]。數控設備的精度一般（bān）決定於設備的（de）兩個部分：設備的機械精（jīng）度和（hé）設備的電氣控製係（xì）統部分（fèn）的可（kě）控精（jīng）度。機械精度主要包括設備結（jié）構製造精度、傳（chuán）動精度與（yǔ）裝配精度，通常來說，裝配（pèi）精度在（zài）設備定型後隻可進行微小調整（zhěng），傳動（dòng）精度中起決定作用的導軌、絲杠等已到達標準上限，難以（yǐ）提高。所（suǒ）以，數控設備精度的提高（gāo）可以在控製部分通過軟件來實（shí）現。電氣控製係統在一般采（cǎi）用半閉環與全閉環兩種方（fāng）式可以很好的提高設備控製部分的控製（zhì）精度，也可以充分利用數控係統的優良性能，以滿足數控設備高標準生產需求[45]。
一般情況（kuàng）下，數（shù）控設備的（de）運行參數為一些缺省值，主要（yào）是生產廠家根據行業標準所設定，但在實際的應用中這些參數並不符合實際的生產要求，參數設定值未能達到最優化，未使設（shè）備的伺服驅動係統得到充（chōng）分的發揮。所以，為了提高（gāo）設備控製部分精度，將（jiāng）設備參數更好的與生產（chǎn）條件相匹配，對（duì）伺服係統進行（háng）有效的優化（huà）就變得尤為重要。本文中基於海德漢 i TNC530 數控係統提（tí）供的 TNCopt 控製係統參數優化軟件，對螺旋錐齒輪專用（yòng）加工機床進（jìn）行（háng）設備伺服（fú）驅（qū）動部分的優化，完善了係統的運動（dòng）特性，使運動部分和（hé）控製部分性能達到最優匹配，以滿足工件加工精度與（yǔ）加工質（zhì）量更高要求的標準。
3.4.2 伺服控製係統（tǒng）及優化原（yuán）理（lǐ）
設備開啟伺服軸前，要對其進行優化。i TNC530 數控（kòng）設備運動控製通過下圖 3.4所示原理進行伺服控製，位置控製環優先於速（sù）度控製環（huán）和電流控製環。
圖 3.4 控製原理圖（tú）
控製方式的優勢：1）控製區分明顯。2）控製環可以對前麵的幹擾進行（háng）補償，提高了控製精度。3）通過限製指令值，可（kě）以是內部的控製環得到很好的保護。4）以電流環、速度換、位（wèi）置環衛順序（xù）進行優化設置。位置、速度、電流（liú）控製（zhì）器都（dōu）集成在i TNC 係統內部，驅動模塊通過 CC42X 的 PWM 信號驅動。
理論上理想的控製係統輸入和輸出不存在滯（zhì）後（hòu）即零誤差傳動，傳動的（de）過程中信號傳遞屬於線性傳輸。不過事實上，從係統傳（chuán）動部分與控製部（bù）分分析，伺服電機（jī）到驅動的運動機構部分的信號傳遞屬於二階傳（chuán）遞係統[41]即：線性與彈（dàn）性共（gòng）同組合。而傳動環節中彈性環節是優化的主要（yào）目標環（huán）節，其中包（bāo）含了多種頻率，各種類頻率直（zhí）接作用（yòng）於運動部分，頻率被抑製部（bù）分，動態特性被降低，被放大部分有一定的概率（lǜ）使設備產生共振。在實際的生產過程（chéng）中，共振產生的誤差會極大影響設（shè）備加工精度及工件的表麵質量，而對伺服控製部分進行優（yōu）化可以很好的見地產生共振部分的頻率，所以進行參數優化降低共振產生的誤差是可行的。伺服控製優化的目標就是修改（gǎi）係統缺省（shěng）參數，使傳動過（guò）程中的信號傳遞最大（dà）限度的歸於線性關係，減（jiǎn）少控製誤差避免振動。
數控設備係（xì）統的驅動係統伺服控製部分包括三個環節：速度環、位置環、電流環[43]。位置環是通過 PID 控製中比例微分控製（zhì）進行調節（jiē），對應的位置環值隻需對控製器的增益常數重新設定，而速度與電流部分則（zé）是通過比例積分控製驚醒調節，對應的需要對增益參數和積分時間常（cháng）數進行重新配置[46,47]。
3.4.3 控製環參數優化步驟
控製係（xì）統各個控（kòng）製環參數重新配置的具體數值，需要（yào）根據 TNCopt 係統優化軟件頻率響應圖來（lái）進行（háng）判斷。頻率響（xiǎng）應曲線越平滑，頻率範（fàn）圍越寬，係統的（de）動態響應特性越好，設備的加工進度也會（huì）更高。通過測量加工工件精度的方法可以更直觀更準確的評判參數的優（yōu）化數值是否達到最優值（zhí），工件的（de）輪廓誤（wù）差愈小，則優（yōu）化結果越好。
通過海德漢（hàn） i TNC530 提供的（de） TNCopt 軟件，對控製環（huán）的 PID 參數（shù）進行測試優化伺（sì）服控製參（cān）數。在此過程中（zhōng）階躍響應、伺服軌跡跟蹤及工（gōng）件精度測定更易於控製環參數的調節。按照（zhào）各（gè）控製環（huán）的響應（yīng）速度，優化次序依次為：電流環、速度環、位置環。
電流環控製優化需要調節比例積分調節器中積分常數和電流環增益（yì）。速度環則組要優化速（sù）度積（jī）分常數速度環增益及濾波器選擇參數，對應 MP 參數（機床參數）為：MP2510、MP2500、MP2520。位置（zhì）環優化部分隻須對位置環增益進行優化即可，對應 Machine parameter MP1510。以電流環（huán）部分為例，電流控製環優化參數如（rú）圖 3.5 所示：
圖 3.5 電流控製參數
MP2420：電流環比例係數，“+/.”為參數增減值，1.0[V/A]為步距大小（xiǎo）。
MP2430：電流環時間積分係（xì）數，“+/.”為（wéi）參數增減值，500[VS/A]為步距（jù）大小。
MP2420(P 係數)和 2430
（I 係數）動態響應曲線標準如下圖 3.6 至 3.9（逐漸增減參數）：
圖 3.6 響應曲線 1
圖 3.7 響應曲線 2
圖 3.8 響應曲線 3
圖 3.9 響應（yīng）曲（qǔ）線 4
在運行 TNCopt 控製係統優化軟件時，可（kě）以先應用軟件的自（zì）動優（yōu）化功（gōng）能，根據自動優化模式下響應曲線的特性與經驗，在此（cǐ）基礎上進行手動模式下的優（yōu）化。使用TNCopt 自動優化，確定 MP2420 和 MP2430，步驟如下：
1）將 MP2420 初始值（zhí）設為“1”，MP2430 設為“0”。
2）按（àn）AUTO 命令
3）選擇菜單 Measure/Start 或按 按START鈕開始自動優化。
4）自（zì）動優化達到最優時軟件停（tíng）止優化。
以設備 X 軸電流環（huán）自動優化過程為例為（wéi）例，獲得如圖 3.10 的控製係（xì）統參數自動優化曲（qǔ）線（xiàn）圖。
圖（tú） 3.10X 軸電流環自動（dòng）優化圖
自動優化（huà）後（hòu）可根據實際設備參數要求進行手動模式化下的優化，如圖 3.12 所示曲線為自動優化後手動調整曲線。
圖 3.11X 軸（zhóu）電流（liú）環（huán）手動修正圖
重複上述（shù）過程對各軸進行優化後得（dé）到的一組設備優化（huà）參數如表 3.1 所示，其中（zhōng）電流（liú）環參數 MP2420、MP2430，速度（dù）環參數 MP2500、MP2510，位置環參（cān）數（shù） MP1510、MP2602、MP2604。
表 3.1 參數優化表
3.4.5 優化效果檢（jiǎn）測
在執行螺旋錐齒（chǐ）輪銑削對比試驗時，先將優化後所得到的參數通過宏（hóng）程序調（diào）用（輔助 M 功（gōng）能）。運行設備完成若幹組齒（chǐ）數（shù）的銑削加工後與優化參數（shù）與缺省狀態下的加工狀態進行對比。如圖（tú） 3.12 所示為控（kòng）製係統優（yōu）化參數優化前（qián）後的齒輪效（xiào）果對比。
圖 3.12 伺服控製參數優化前後齒輪（lún）質量對比
經對比發現，優化（huà）前後（hòu）加工齒麵質量得到了明顯的改善，通過簡單的技術測量，齒輪整（zhěng）體精度得（dé）到了一定的提升，參（cān）數優化（huà）取得（dé）了效果（guǒ）良（liáng）好效果。以上對比說明，在控製係統參數（shù）優化後，機床的（de）控製精度、工件加工質量都得到了提（tí）高。這一技術（shù）為TNC 同係列產品控製係統參數（shù）優化（huà）提供了參考
3.5 本章小結
本章主要對軟件開發平台（tái）與設備參數優化進行了介紹。首先介紹了軟件的開發平台——海（hǎi）德漢 i TNC530 數控係統，對該數控係統的特點進行了介紹。然後，對軟件設計語言（yán） Python 及內部圖形庫 wx Python 進行了說明。最後，介紹了數控設備伺服（fú）驅（qū）動（dòng）部分和控製係統的本質與優化原理，對 i TNC530 數控係統設備參數進行優化，並通過（guò）實際加工對比，闡明了在螺旋錐齒輪的生成加工過程中，設（shè）備控製係統參數（shù）優化的實（shí）用性與必要性。
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