為了提高數(shù)控機(jī)床加工的穩(wěn)定性，使機(jī)床在加工過程中不受到外界信號的干擾。采用一些必要的抗干擾措施，使機(jī)床能夠正常穩(wěn)定的工作。
隨著數(shù)控機(jī)床制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在大中型加工廠中占有主導(dǎo)地位，加工過程中機(jī)床加工的穩(wěn)定性及數(shù)控機(jī)床在設(shè)計制造過程中的抗干擾措施，成為數(shù)控機(jī)床加工業(yè)共同關(guān)注的問題。
數(shù)控機(jī)床在使用過程中有時會遇到各種類型的報警，有的報警經(jīng)檢查并不符合CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠家出版的維修說明書中解釋的原因，實(shí)際上是亂報警；報警號不固定或出現(xiàn)多個報警號；或是有的時候有報警，有的時候無報警，但機(jī)床運(yùn)行行為奇怪、亂動，因此說不清引起報警的原因；還有時候機(jī)床低速移動、回零或是用手搖盤移動幾個微米時機(jī)床定位不準(zhǔn)，等等。
經(jīng)過了與系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的探討及多年的處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)：90%以上的這類問題是機(jī)床制造時對電氣柜的處理不當(dāng)造成的。具體地講是電柜設(shè)計不良，制造時接地、布線不合理使系統(tǒng)接受外界干擾造成的。
1.數(shù)控機(jī)床的噪音及干擾
在電網(wǎng)上對電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1.1傳導(dǎo)噪音（Conductive noise）
例如：由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導(dǎo)可對連在同一電源上的電子設(shè)備造成干擾。
1.2輻射（無線電）噪音（Radiation noise）
例如：由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電網(wǎng)的輻射可對周圍的電子設(shè)備造成干擾。電網(wǎng)的電線就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音信號。
1.3誘導(dǎo)（感應(yīng)）噪音（Induced noise）
當(dāng)設(shè)備的電纜靠的太近時經(jīng)感應(yīng)或電容的偶合造成的干擾。
2.機(jī)床的抗干擾措施
上述這些噪音，如果在機(jī)床設(shè)計時對電氣柜的接線與布線處理不當(dāng)就會因干擾使系統(tǒng)運(yùn)行不可靠。根據(jù)經(jīng)驗和實(shí)踐，下面介紹一些抗干擾的基本措施。
（1）控制系統(tǒng)包括伺服放大器和主軸驅(qū)動單元應(yīng)裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
（2）注意走線與布線：信號線與功率線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
（3）信號線要屏蔽。指令信號和反饋信號線（如編碼器信號）必須屏蔽，屏蔽線要接地。
（4）控制器、放大器和導(dǎo)體器件（及材料）都要接地。
（5）電網(wǎng)進(jìn)線要加濾波器，加浪涌吸收器。
（6）接觸器、繼電器或其它電器的電磁線圈的驅(qū)動器要加火化吸收器。
2.1 CNC 控制器的電源
為了兼容，現(xiàn)在的FANUCCNC控制器的電源一率為直流24V，一般用市場上購來的24V穩(wěn)壓電源。選擇該電源時要注意：
2.1.1容量
容量要足夠。要考慮到MDI鍵盤用的容量和LCD或CRT的容量。電源容量應(yīng)為控制器中各印刷版耗容+MDI鍵盤耗容+LCD或CRT的耗容之和，且留有一定的余量（約+20%）。如果容量不夠，系統(tǒng)可能不工作，或工作出錯。
2.1.2從空載到滿載的變化率
帶負(fù)載時，電源電壓要下降，要求變化率不能大于2%。
2.1.3輸出電壓變形
輸出電壓不能有斷續(xù)。CNC控制器中的元器件是高速運(yùn)行的，電壓的瞬間波動會造成其工作出錯。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用電源時要注意：
（1）不要將I/O點(diǎn)接于該電源，機(jī)床強(qiáng)電控制部分的I/O點(diǎn)須用另外的電源。
（2）使用時要注意其通電和斷電的順序，特別是機(jī)床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動電動機(jī)充分地能耗制動、并用機(jī)械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2.2機(jī)床的功率進(jìn)線電路
變壓器：當(dāng)使用200V型式的伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)時，電源的進(jìn)線需要使用變壓器。由于變壓器的隔離，在一定程度上提高了抗干擾能力。在我們國內(nèi)根據(jù)電網(wǎng)的情況，需要選擇正確的接線型式。
電網(wǎng)濾波器，即噪音濾波器，使用濾波器可以濾除：
（1）來自電纜的輻射噪音。
（2）由于雜散（寄生）電容引起的傳導(dǎo)噪音。
不同容量的放大器（PSM）使用不同的濾波器。
浪涌吸收器：為了避免由于閃電或附近其它用電設(shè)備引起的浪涌電流造成干擾，應(yīng)在進(jìn)線處接浪涌吸收器。浪涌吸收器有兩路：電網(wǎng)的各線之間和各線對地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導(dǎo)線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC電抗器：在主接觸器（MCC）后面應(yīng)接交流電抗器。
斷路器：使用的斷路器應(yīng)具有漏電保護(hù)功能。
當(dāng)使用400V的伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)時，可以不用變壓器。但使用變壓器會提高運(yùn)行的可靠性。不用變壓器時，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
2.3機(jī)床的接地
CNC 機(jī)床的接地系統(tǒng)可分為：信號地，機(jī)殼地和系統(tǒng)地。
2.3.1信號地（SG）
這是提供給控制信號的基準(zhǔn)電平（0V）。
2.3.2機(jī)殼地（FG）
是為了運(yùn)行可靠、抵抗干擾而提供的將內(nèi)部和外部噪音隔離的屏蔽層。各單元的機(jī)殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應(yīng)接在一起。
2.3.3系統(tǒng)地（SG）
是保護(hù)地。將各裝置的機(jī)殼地與大地相連，以保護(hù)人員和設(shè)備當(dāng)有漏電或短路時免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
接地時要注意：
（1）一個單元上的信號地（0V）與機(jī)殼地（FG）只在一點(diǎn)連接。
（2）信號系統(tǒng)的機(jī)殼地與功率部分的機(jī)殼地應(yīng)該分開，以避免功率部分的噪音對信號的干擾。
（3）電源模塊的CAX1的接地點(diǎn)要接到機(jī)殼地。
（4）接地線要足夠粗，至少要與供電電源線一樣粗。
（5）接地電阻（系統(tǒng)地）要小于100Ω。
2.4機(jī)床電氣柜內(nèi)的走線、接線及屏蔽
電纜可分為強(qiáng)電（功率）信號線和弱電信號線。強(qiáng)電信號線包括：放大器的輸入線，（信息來源：http://www.dqjsw）電動機(jī)的功率線，機(jī)床電柜中的接觸器線圈、繼電器線圈或其它功率信號線。這些信號為24V 或以上，直流或交流。弱電信號包括：NC與放大器之間的控制信號線和響應(yīng)信號線，反饋線，各種傳感器的信號線等，這些信號為5V或以下。
走線時若兩種線靠的太近，如上所述，強(qiáng)電信號就會對弱電信號造成干擾，因此要求：
（1）必須分開走線：要求分開綁扎，隔開一定距離。
（2）弱電信號線必須屏蔽，屏蔽層必須接地。電柜中應(yīng)有接地板，各單元的屏蔽線經(jīng)接地板接地，強(qiáng)電（功率）的接地板應(yīng)與弱電的接地板分開，并離開一定距離。不要與其它系統(tǒng)（例如PLC 控制器，物料設(shè)備，外部檢測設(shè)備等）共用一塊接地板。
2.5機(jī)床電氣柜的設(shè)計
（1）電柜必須使用金屬材料，電柜必須密封。因為密封的金屬電柜可以隔離電磁輻射，防護(hù)柜內(nèi)的裝置免受干擾。當(dāng)然也可以隔離其內(nèi)部的設(shè)備工作時產(chǎn)生的電磁波，避免對外界設(shè)備造成干擾。接地的電柜還可使漏電流導(dǎo)入大地，靜電場接地，從而保證柜體為零電位，保護(hù)了人身和設(shè)備的安全，免遭電擊。
（2）接縫要焊接，沒有縫隙。
（3）切口或開孔越小越好。蓋和門要貼緊柜體，用傳導(dǎo)性的密封墊。
（4）與外界導(dǎo)體連接時要表面刮凈涂漆。
3.總結(jié)
數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性在未來的機(jī)械制造領(lǐng)域中起著很重要的作用，抗干擾措施的實(shí)施對提高機(jī)床的穩(wěn)定性有著實(shí)質(zhì)性的作用，對機(jī)械加工制造行業(yè)有著深遠(yuǎn)的影響。
隨著數(shù)控機(jī)床制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在大中型加工廠中占有主導(dǎo)地位，加工過程中機(jī)床加工的穩(wěn)定性及數(shù)控機(jī)床在設(shè)計制造過程中的抗干擾措施，成為數(shù)控機(jī)床加工業(yè)共同關(guān)注的問題。
數(shù)控機(jī)床在使用過程中有時會遇到各種類型的報警，有的報警經(jīng)檢查并不符合CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠家出版的維修說明書中解釋的原因，實(shí)際上是亂報警；報警號不固定或出現(xiàn)多個報警號；或是有的時候有報警，有的時候無報警，但機(jī)床運(yùn)行行為奇怪、亂動，因此說不清引起報警的原因；還有時候機(jī)床低速移動、回零或是用手搖盤移動幾個微米時機(jī)床定位不準(zhǔn)，等等。
經(jīng)過了與系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的探討及多年的處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)：90%以上的這類問題是機(jī)床制造時對電氣柜的處理不當(dāng)造成的。具體地講是電柜設(shè)計不良，制造時接地、布線不合理使系統(tǒng)接受外界干擾造成的。
1.數(shù)控機(jī)床的噪音及干擾
在電網(wǎng)上對電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1.1傳導(dǎo)噪音（Conductive noise）
例如：由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導(dǎo)可對連在同一電源上的電子設(shè)備造成干擾。
1.2輻射（無線電）噪音（Radiation noise）
例如：由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電網(wǎng)的輻射可對周圍的電子設(shè)備造成干擾。電網(wǎng)的電線就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音信號。
1.3誘導(dǎo)（感應(yīng)）噪音（Induced noise）
當(dāng)設(shè)備的電纜靠的太近時經(jīng)感應(yīng)或電容的偶合造成的干擾。
2.機(jī)床的抗干擾措施
上述這些噪音，如果在機(jī)床設(shè)計時對電氣柜的接線與布線處理不當(dāng)就會因干擾使系統(tǒng)運(yùn)行不可靠。根據(jù)經(jīng)驗和實(shí)踐，下面介紹一些抗干擾的基本措施。
（1）控制系統(tǒng)包括伺服放大器和主軸驅(qū)動單元應(yīng)裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
（2）注意走線與布線：信號線與功率線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
（3）信號線要屏蔽。指令信號和反饋信號線（如編碼器信號）必須屏蔽，屏蔽線要接地。
（4）控制器、放大器和導(dǎo)體器件（及材料）都要接地。
（5）電網(wǎng)進(jìn)線要加濾波器，加浪涌吸收器。
（6）接觸器、繼電器或其它電器的電磁線圈的驅(qū)動器要加火化吸收器。
2.1 CNC 控制器的電源
為了兼容，現(xiàn)在的FANUCCNC控制器的電源一率為直流24V，一般用市場上購來的24V穩(wěn)壓電源。選擇該電源時要注意：
2.1.1容量
容量要足夠。要考慮到MDI鍵盤用的容量和LCD或CRT的容量。電源容量應(yīng)為控制器中各印刷版耗容+MDI鍵盤耗容+LCD或CRT的耗容之和，且留有一定的余量（約+20%）。如果容量不夠，系統(tǒng)可能不工作，或工作出錯。
2.1.2從空載到滿載的變化率
帶負(fù)載時，電源電壓要下降，要求變化率不能大于2%。
2.1.3輸出電壓變形
輸出電壓不能有斷續(xù)。CNC控制器中的元器件是高速運(yùn)行的，電壓的瞬間波動會造成其工作出錯。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用電源時要注意：
（1）不要將I/O點(diǎn)接于該電源，機(jī)床強(qiáng)電控制部分的I/O點(diǎn)須用另外的電源。
（2）使用時要注意其通電和斷電的順序，特別是機(jī)床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動電動機(jī)充分地能耗制動、并用機(jī)械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2.2機(jī)床的功率進(jìn)線電路
變壓器：當(dāng)使用200V型式的伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)時，電源的進(jìn)線需要使用變壓器。由于變壓器的隔離，在一定程度上提高了抗干擾能力。在我們國內(nèi)根據(jù)電網(wǎng)的情況，需要選擇正確的接線型式。
電網(wǎng)濾波器，即噪音濾波器，使用濾波器可以濾除：
（1）來自電纜的輻射噪音。
（2）由于雜散（寄生）電容引起的傳導(dǎo)噪音。
不同容量的放大器（PSM）使用不同的濾波器。
浪涌吸收器：為了避免由于閃電或附近其它用電設(shè)備引起的浪涌電流造成干擾，應(yīng)在進(jìn)線處接浪涌吸收器。浪涌吸收器有兩路：電網(wǎng)的各線之間和各線對地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導(dǎo)線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC電抗器：在主接觸器（MCC）后面應(yīng)接交流電抗器。
斷路器：使用的斷路器應(yīng)具有漏電保護(hù)功能。
當(dāng)使用400V的伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)時，可以不用變壓器。但使用變壓器會提高運(yùn)行的可靠性。不用變壓器時，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
2.3機(jī)床的接地
CNC 機(jī)床的接地系統(tǒng)可分為：信號地，機(jī)殼地和系統(tǒng)地。
2.3.1信號地（SG）
這是提供給控制信號的基準(zhǔn)電平（0V）。
2.3.2機(jī)殼地（FG）
是為了運(yùn)行可靠、抵抗干擾而提供的將內(nèi)部和外部噪音隔離的屏蔽層。各單元的機(jī)殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應(yīng)接在一起。
2.3.3系統(tǒng)地（SG）
是保護(hù)地。將各裝置的機(jī)殼地與大地相連，以保護(hù)人員和設(shè)備當(dāng)有漏電或短路時免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
接地時要注意：
（1）一個單元上的信號地（0V）與機(jī)殼地（FG）只在一點(diǎn)連接。
（2）信號系統(tǒng)的機(jī)殼地與功率部分的機(jī)殼地應(yīng)該分開，以避免功率部分的噪音對信號的干擾。
（3）電源模塊的CAX1的接地點(diǎn)要接到機(jī)殼地。
（4）接地線要足夠粗，至少要與供電電源線一樣粗。
（5）接地電阻（系統(tǒng)地）要小于100Ω。
2.4機(jī)床電氣柜內(nèi)的走線、接線及屏蔽
電纜可分為強(qiáng)電（功率）信號線和弱電信號線。強(qiáng)電信號線包括：放大器的輸入線，（信息來源：http://www.dqjsw）電動機(jī)的功率線，機(jī)床電柜中的接觸器線圈、繼電器線圈或其它功率信號線。這些信號為24V 或以上，直流或交流。弱電信號包括：NC與放大器之間的控制信號線和響應(yīng)信號線，反饋線，各種傳感器的信號線等，這些信號為5V或以下。
走線時若兩種線靠的太近，如上所述，強(qiáng)電信號就會對弱電信號造成干擾，因此要求：
（1）必須分開走線：要求分開綁扎，隔開一定距離。
（2）弱電信號線必須屏蔽，屏蔽層必須接地。電柜中應(yīng)有接地板，各單元的屏蔽線經(jīng)接地板接地，強(qiáng)電（功率）的接地板應(yīng)與弱電的接地板分開，并離開一定距離。不要與其它系統(tǒng)（例如PLC 控制器，物料設(shè)備，外部檢測設(shè)備等）共用一塊接地板。
2.5機(jī)床電氣柜的設(shè)計
（1）電柜必須使用金屬材料，電柜必須密封。因為密封的金屬電柜可以隔離電磁輻射，防護(hù)柜內(nèi)的裝置免受干擾。當(dāng)然也可以隔離其內(nèi)部的設(shè)備工作時產(chǎn)生的電磁波，避免對外界設(shè)備造成干擾。接地的電柜還可使漏電流導(dǎo)入大地，靜電場接地，從而保證柜體為零電位，保護(hù)了人身和設(shè)備的安全，免遭電擊。
（2）接縫要焊接，沒有縫隙。
（3）切口或開孔越小越好。蓋和門要貼緊柜體，用傳導(dǎo)性的密封墊。
（4）與外界導(dǎo)體連接時要表面刮凈涂漆。
3.總結(jié)
數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性在未來的機(jī)械制造領(lǐng)域中起著很重要的作用，抗干擾措施的實(shí)施對提高機(jī)床的穩(wěn)定性有著實(shí)質(zhì)性的作用，對機(jī)械加工制造行業(yè)有著深遠(yuǎn)的影響。
粵公網(wǎng)安備 44030402000745號 