數(shù)控機(jī)床干擾問題探討

【摘要】高精確度和高穩(wěn)定性是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床努力追求的目標(biāo)，而盡量減少，甚至消除外界的各類干擾，無疑是提升數(shù)控機(jī)床精度與穩(wěn)定性重要途徑。生產(chǎn)實踐表明，合理運(yùn)用科學(xué)方法和相應(yīng)設(shè)施可以最大限度地減少甚至消除干擾對數(shù)控機(jī)床的影響。本文對數(shù)控機(jī)床干擾問題展開深入探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；干擾；產(chǎn)生因素；抑制措施

干擾是測量中所不需要的信號，其會給數(shù)控機(jī)床帶來誤差，甚至產(chǎn)生誤動作。而且隨著現(xiàn)代工業(yè)高速的發(fā)展，諧波干擾也日益突顯出來。可以說，干擾問題絕非新問題，其是電氣技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床設(shè)備所不可避免的。與從前不足以影響數(shù)控機(jī)床正常工作的干擾相較，現(xiàn)代電氣設(shè)備功率提升明顯，所產(chǎn)生的干擾相應(yīng)也大大提升。因此，干擾問題成為數(shù)控機(jī)床設(shè)備應(yīng)用和發(fā)展過程中所必須面對和解決的問題。

1、數(shù)控機(jī)床干擾類型及其產(chǎn)生因素分析

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床干擾主要可分為兩大類，即傳導(dǎo)性干擾與輻射性干擾兩個類別。

1.1傳導(dǎo)性干擾及其產(chǎn)生因素分析

接地干擾和供電線路干擾均屬于傳導(dǎo)干擾。接地干擾是因為接地電陰和接地電壓過大，一旦兩者間發(fā)生變化，則產(chǎn)生噪聲電壓，進(jìn)入數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)形成不良干擾；供電線路干擾通常是因為電源質(zhì)量差、電源波動幅度大、電力不足，以及不合理電網(wǎng)分配等原因所引起的。

1.2輻射性干擾及其產(chǎn)生因素分析

輻射干擾與強(qiáng)電干擾均屬于電磁干擾。其中的輻射干擾通常來源于電火花及中高頻電加熱設(shè)備的感性負(fù)載，其產(chǎn)生的脈沖型電磁波是通過空間進(jìn)行傳播，并對附近數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)接受而產(chǎn)生干擾的；強(qiáng)電干擾則主要來自于強(qiáng)電柜內(nèi)的交流接觸器、繼電器等電磁器件，當(dāng)上述器件動作時會產(chǎn)生電磁尖脈沖或是浪涌噪聲，一旦竄入數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)電路當(dāng)中，就會產(chǎn)生不良干擾問題。

2、干擾問題對數(shù)控機(jī)床的不良影響

由于干擾為數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中不希望輸入的信號，所以一旦發(fā)生干擾問題，就會使數(shù)控機(jī)床無法正常工作，甚至于誘發(fā)多種數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生。

2.1干擾會對數(shù)控機(jī)床電源輸入產(chǎn)生不良影響

電源作為數(shù)控機(jī)床輸入信號之一，若輸入的電壓過壓，或是欠壓，均可能使數(shù)控機(jī)床電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)如常，出現(xiàn)CRT顯示混亂甚至消失、電源報警停機(jī)等機(jī)床故障問題。

2.2干擾會對控制電器動作產(chǎn)生不良影響

在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中，干擾信號會致使控制電器輸入的信號失常，進(jìn)而對反饋數(shù)字信號產(chǎn)生影響，引起控制電器的誤動作或是不動作，使得數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)、失控、超差及程序中斷等故障。

2.3干擾對數(shù)控機(jī)床可能產(chǎn)生的其它不良影響

首先，干擾會對數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)軟件產(chǎn)生不良影響。干擾可能導(dǎo)致RAM存貯錯誤或是參數(shù)被修改，致使相關(guān)參數(shù)混亂，誘發(fā)機(jī)床失控停機(jī)或機(jī)床不動作等故障。

其次，地干擾會對數(shù)控機(jī)床電子器件產(chǎn)生不良影響。干擾會加速數(shù)控電子器件老化的進(jìn)程，且過大的反向感應(yīng)電勢還可能導(dǎo)致整流管、晶闡管或穩(wěn)壓管發(fā)生燒毀故障。

再次，地干擾會對數(shù)控機(jī)床的性能產(chǎn)生不良影響。干擾可能引起機(jī)床性能不穩(wěn)定或是性能迅速下降，進(jìn)而產(chǎn)生加工誤差或機(jī)床噪聲加大等故障。

3、抑制干擾對數(shù)控機(jī)床不良影響的有效措施

通常對數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生不良影響的干擾為諧波干擾，只有采取有效措施才能予以抑制。為避免受到干擾，可分別從硬件和軟件角度探索抗干擾措施。硬件抗干擾措施是最重要，也最基本的抗干擾措施，通常需從抗和防兩方面著手對干擾加以抑制，總的原則是抑制，甚至消除干擾源、切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對干擾信號敏感性。實踐中一般采取隔離、濾波、屏蔽、合理安裝等方法予以抑制。

3.1隔離干擾的抑制措施

隔離干擾是指在電路上將干擾源與數(shù)控機(jī)床易受干擾環(huán)節(jié)隔離開來，使其不能發(fā)生聯(lián)系。例如，在數(shù)控機(jī)床變頻調(diào)速的傳動系統(tǒng)中，一般可在電源與放大器電路間的電源線上采用隔離變壓器，以避免發(fā)生傳導(dǎo)干擾。

3.2采用諧波濾波器濾波抑制干擾問題

有源濾波器是消除數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)諧波的有效解決方案之一。有源濾波器是由IGBT管構(gòu)成的三相并聯(lián)變流器經(jīng)由串聯(lián)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過實時檢測，有源濾波器向供電系統(tǒng)注入補(bǔ)償電流，該補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波電流大小相等，方向相反，互相抵消，實現(xiàn)濾除諧波的功能，保證最終流入系統(tǒng)電流是正弦波。

3.3屏蔽干擾的抑制措施

屏蔽干擾源也是抑制干擾較有效的方法。一般情況下，數(shù)控機(jī)床變頻器自身用鐵殼屏蔽，使其不受電磁干擾影響。輸出線使用鋼管屏蔽為宜，特別是用外部信號來控制變頻器時，更要盡量把信號線控制在20m之內(nèi)，且信號線最好采用雙芯屏蔽，并與主電路、控制回路等完全分離，對周圍電子敏感設(shè)備線路也要予以屏蔽。而且，為使屏蔽有效，必須使屏蔽罩可靠接地。

3.4接地抑制干擾措施

接地是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式。

3.5正確安裝以有效抑制干擾問題

正確的安裝可以確保數(shù)控機(jī)床設(shè)備安全、無故障地運(yùn)行，數(shù)控機(jī)床一般不應(yīng)安裝于經(jīng)常發(fā)生振動的地方，對振動沖擊較大的場合，必須采取加橡膠墊等防振措施；數(shù)控機(jī)床設(shè)備還不應(yīng)安裝于電磁干擾源附近。其具體安裝工藝要求是：要確保所有設(shè)備接地良好，并盡量使用短、粗接地線；安裝布線時需將電源線與控制電纜分開，可使用獨(dú)立線槽以實現(xiàn)分開纜線的目的。若控制電路的連接線只能與電源電纜交叉，則須成90°交叉布線；使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，要確保未屏蔽處盡可能的短；用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時，要將屏蔽層雙端接地；若數(shù)控機(jī)床運(yùn)行環(huán)境對噪聲敏感，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。

結(jié)語

由于數(shù)控機(jī)床使用環(huán)境相對較為復(fù)雜，所以極易受到干擾的影響，進(jìn)而增加了數(shù)控機(jī)床使用中可能發(fā)生的故障，這是正常使用數(shù)控機(jī)床中不可回避的重要問題。因此，深入分析數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生干擾問題的主要因素，以采取相應(yīng)的有效抗干擾措施，最大限度地減少因干擾帶來的故障問題，確保數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性，從而始終保持機(jī)床處于高性能狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭春亮，王娜，王金亮，喬新勝.數(shù)控機(jī)床避免干擾方法研究[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報，2009（2）.

[2]藺清平.動力電網(wǎng)干擾對數(shù)控機(jī)床的影響及治理措施[J].新疆有色金屬，2013（6）.