
干擾是測(cè)量中所不需要的信號(hào),其會(huì)給數(shù)控機(jī)床帶來誤差,甚至產(chǎn)生誤動(dòng)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(duì)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(gè)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?yàn)榻拥仉婈幒徒拥仉妷哼^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?yàn)殡娫促|(zhì)量差、電源波動(dòng)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(duì)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(dòng)作時(shí)會(huì)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(huì)產(chǎn)生不良干擾問題。
2、干擾問題對(duì)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(hào),所以一旦發(fā)生干擾問題,就會(huì)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(huì)對(duì)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(hào)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(bào)警停機(jī)等機(jī)床故障問題。
2.2干擾會(huì)對(duì)控制電器動(dòng)作產(chǎn)生不良影響
在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中,干擾信號(hào)會(huì)致使控制電器輸入的信號(hào)失常,進(jìn)而對(duì)反饋數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響,引起控制電器的誤動(dòng)作或是不動(dòng)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(duì)數(shù)控機(jī)床可能產(chǎn)生的其它不良影響
首先,干擾會(huì)對(duì)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(cuò)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(dòng)作等故障。
其次,地干擾會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床電子器件產(chǎn)生不良影響。干擾會(huì)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(shì)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(huì)對(duì)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(duì)數(shù)控機(jī)床不良影響的有效措施
通常對(duì)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(duì)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(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)敏感性。實(shí)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(dòng)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(shí)時(shí)檢測(cè),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(shí)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(hào)來控制變頻器時(shí),更要盡量把信號(hào)線控制在20m之內(nèi),且信號(hào)線最好采用雙芯屏蔽,并與主電路、控制回路等完全分離,對(duì)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(dòng)的地方,對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)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(shí)需將電源線與控制電纜分開,可使用獨(dú)立線槽以實(shí)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(shí),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(shí),要將屏蔽層雙端接地;若數(shù)控機(jī)床運(yùn)行環(huán)境對(duì)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。