淺析數(shù)控磨床電控柜設(shè)計注意問題

摘要：本文闡述數(shù)控磨床的加工特點和工作環(huán)境，分析數(shù)控磨床的電控柜出現(xiàn)問題的原因，并就出現(xiàn)的問題提出設(shè)計磨床電控柜時需注意的問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控磨床 電氣控制柜 電控柜設(shè)計。

工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件往往比較惡劣，特別是要磨床的工作環(huán)境，所以磨床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器等精密產(chǎn)品不能暴露在外界環(huán)境中，否則會很容易產(chǎn)生各種各樣的故障問題。這時就要用到電氣控制來保護(hù)它們不受外界的影響，正常工作。電氣控制柜用于安裝控制機(jī)床動作的元器件和控制模塊。（如：數(shù)控系統(tǒng)，伺服驅(qū)動器，主軸驅(qū)動器，控制變壓器，接觸器，繼電器，接線端子，行線槽等）。電氣控制柜能保護(hù)箱里的器件密封，防塵，防水，散熱，防止干擾和輻射。

1.數(shù)控磨床的結(jié)構(gòu)特點和工作環(huán)境

數(shù)控磨床是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。數(shù)控磨床又有數(shù)控平面磨床、數(shù)控?zé)o心磨床、數(shù)控內(nèi)外圓磨床、數(shù)控立式萬能磨床、數(shù)控坐標(biāo)磨床、數(shù)控成形磨床等等

數(shù)控磨床主要部件包括主軸部件、進(jìn)給單元、床具和輔助單元。

1.1主軸部件

砂輪的線速度一般為30~60m/s，CBN砂輪可高達(dá)150~200m/s，最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15000r/min。主軸單元是磨床的樞紐部件，對于高速高精度單元系統(tǒng)應(yīng)具備剛性好、回轉(zhuǎn)精度高、溫升小、不亂性好、功耗低、壽命長、本錢適中的特性。砂輪主軸單元的軸承常采用高精度動彈軸承、液體靜壓軸承、液體動壓軸承、消息壓軸承。高速和超高速磨床越來越多采用電主軸單元部件。

1.2進(jìn)給單元

進(jìn)給單元包括伺服驅(qū)動部件、動彈部件、位置監(jiān)測單元等。進(jìn)給單元是保持砂輪正常工作的必要前提，是評價磨床機(jī)能的重要指標(biāo)之一。要求進(jìn)給單元運轉(zhuǎn)靈活、分辨率高、定位精度高、動態(tài)響應(yīng)快，既要有較大的加速度，又要有足夠大的驅(qū)動力。進(jìn)給單元常用的方案為交、直流伺服電念頭與動彈絲杠組合的進(jìn)給方案或直線伺服電念頭直接驅(qū)動的方案。兩種方案的傳動鏈很短，主要是為了減少機(jī)械傳動誤差。兩種方案都是依賴電念頭來調(diào)速、換向。

1.3床具

砂輪架、頭架、尾架、工作臺、床身、立柱等是數(shù)控磨床的基礎(chǔ)構(gòu)件，其設(shè)計制造技術(shù)是保證磨床質(zhì)量的根本。

1.4輔助單元

輔助單元包括工件快速裝夾裝置、高效磨削液供應(yīng)系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置、主軸及砂輪動平衡系統(tǒng)、切屑處理系統(tǒng)等。

由于磨床主軸采用的都是比較大功率的電機(jī)，大功率電機(jī)工作時能產(chǎn)生很大的電磁干擾。數(shù)控機(jī)床在工作時，與電網(wǎng)、空間與周圍環(huán)境發(fā)生了聯(lián)系而受到電磁干擾。比如浪涌電壓干擾、電快速瞬變脈沖群等，其傳播途徑是沿著低阻抗方向傳播，會使干擾傳導(dǎo)到敏感設(shè)備當(dāng)中去，比如是進(jìn)給單元的伺服系統(tǒng)。這樣就很容易造成系統(tǒng)故障，影響正常工作。這就要求電控柜的設(shè)計要有很強(qiáng)的抗干擾能力。

另外磨床的加工對象主要是硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。所以數(shù)控磨床進(jìn)行工作時，會產(chǎn)生大量的鐵屑，磨床在磨削過程中，加工表面和砂輪都會產(chǎn)生很高的溫度，要用循環(huán)水來冷卻，冷卻過程會產(chǎn)生很多水氣。這些鐵屑和水氣一旦進(jìn)入到電控柜里的，就有可能對里面的系統(tǒng)和驅(qū)動器產(chǎn)生致命的損害。這要求電控柜密封性要好，有夠強(qiáng)的防塵防水能力。

2.數(shù)控磨床電控柜設(shè)計注意事項

2.1散熱問題: 電氣控制柜中裝有數(shù)控系統(tǒng)，伺服驅(qū)動器，電氣元件和繼電器等，為了保證這些元件的正?？煽窟\行，必須對控制柜進(jìn)行散熱處理，磨床電氣控制柜內(nèi)通常采用電柜空調(diào)或者熱交換機(jī)來保持電控柜內(nèi)的溫度，不能用風(fēng)扇，因為風(fēng)扇會將外界的粉塵和水氣帶進(jìn)電控柜,對電氣元件造成影響。

2.2電磁干擾問題:

電氣控制柜內(nèi)伺服驅(qū)動器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾，而且會產(chǎn)生高次諧波，這種高次諧波會通過供電回路進(jìn)入整個供電網(wǎng)絡(luò)，從而影響其他元件。如果伺服驅(qū)動器的功率很大占整個系統(tǒng)25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。

強(qiáng)電部分和弱電部分必須分開，注意控制柜內(nèi)的走線，強(qiáng)電信號線和弱電信號線不要在一個線槽內(nèi)走線，也不要靠的太近，以免產(chǎn)生干擾。

電控柜內(nèi)的接地一定要接好，這樣才能保護(hù)敏感設(shè)備不受影響，電氣控制柜應(yīng)該采用導(dǎo)電的金屬板制作，為了保證控制柜的電磁一致性，應(yīng)采用一體結(jié)構(gòu)或

焊接?？刂乒竦陌惭b板采用導(dǎo)電的金屬板，以提高系統(tǒng)的接地性能。

2.3防護(hù)問題需要注意以下幾點:

防水防塵:磨床工作時要用到循環(huán)水來冷卻，現(xiàn)場肯定會有冷卻水的管道，電控柜放在現(xiàn)場，需要注意控制柜上方不要有管道法蘭或其他漏點，在電控柜附近不能有噴濺水流，現(xiàn)場柜體防護(hù)等級要在IP43以上。電控柜要整體密封，電控柜門周邊要用密封圈包圍，以確保關(guān)上門后，粉塵和水氣不能從縫隙中進(jìn)入。電控柜的進(jìn)線孔在鋪設(shè)完電纜后，也要做好封閉工作

另外柜內(nèi)溫度設(shè)定一般設(shè)得比外界要高，使柜內(nèi)形成正壓。如果柜內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓力，就有可能把外界的粉塵和水氣吸進(jìn)柜內(nèi)。

3.參考文獻(xiàn)

[1] 湯繼東，中低壓電氣設(shè)計與電氣設(shè)備成套技術(shù)，中國電力出版社，2010

[2] 顧忠仁. 電氣制造.《電氣控制柜散熱方法的比較分析》.2006年第2期

[3] 白玉岷. 電氣工程常用裝置及開關(guān)控制柜制作加工技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社 2011

作者簡介

陳振漢（1986 -），男，廣東江門人，江門蓬江區(qū)迪佳電氣有限公司助理工程師,主要數(shù)控機(jī)床電氣調(diào)試方面的工作。