干擾是測量中所不需要的信號,其會給數控機床帶來誤差,甚至產生誤動作。而且隨著現代工業高速的發展,諧波干擾也日益突顯出來??梢哉f,干擾問題絕非新問題,其是電氣技術應用于數控機床設備所不可避免的。與從前不足以影響數控機床正常工作的干擾相較,現代電氣設備功率提升明顯,所產生的干擾相應也大大提升。因此,干擾問題成為數控機床設備應用和發展過程中所必須面對和解決的問題。
1、數控機床干擾類型及其產生因素分析
現代數控機床干擾主要可分為兩大類,即傳導性干擾與輻射性干擾兩個類別。
1.1傳導性干擾及其產生因素分析
接地干擾和供電線路干擾均屬于傳導干擾。接地干擾是因為接地電陰和接地電壓過大,一旦兩者間發生變化,則產生噪聲電壓,進入數控機床系統形成不良干擾;供電線路干擾通常是因為電源質量差、電源波動幅度大、電力不足,以及不合理電網分配等原因所引起的。
1.2輻射性干擾及其產生因素分析
輻射干擾與強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備的感性負載,其產生的脈沖型電磁波是通過空間進行傳播,并對附近數控機床系統接受而產生干擾的;強電干擾則主要來自于強電柜內的交流接觸器、繼電器等電磁器件,當上述器件動作時會產生電磁尖脈沖或是浪涌噪聲,一旦竄入數控機床系統電路當中,就會產生不良干擾問題。
2、干擾問題對數控機床的不良影響
由于干擾為數控機床系統中不希望輸入的信號,所以一旦發生干擾問題,就會使數控機床無法正常工作,甚至于誘發多種數控機床故障發生。
2.1干擾會對數控機床電源輸入產生不良影響
電源作為數控機床輸入信號之一,若輸入的電壓過壓,或是欠壓,均可能使數控機床電機無法運轉如常,出現CRT顯示混亂甚至消失、電源報警停機等機床故障問題。
2.2干擾會對控制電器動作產生不良影響
在數控機床運行中,干擾信號會致使控制電器輸入的信號失常,進而對反饋數字信號產生影響,引起控制電器的誤動作或是不動作,使得數控設備出現停機、失控、超差及程序中斷等故障。
2.3干擾對數控機床可能產生的其它不良影響
首先,干擾會對數控機床系統軟件產生不良影響。干擾可能導致RAM存貯錯誤或是參數被修改,致使相關參數混亂,誘發機床失控停機或機床不動作等故障。
其次,地干擾會對數控機床電子器件產生不良影響。干擾會加速數控電子器件老化的進程,且過大的反向感應電勢還可能導致整流管、晶闡管或穩壓管發生燒毀故障。
再次,地干擾會對數控機床的性能產生不良影響。干擾可能引起機床性能不穩定或是性能迅速下降,進而產生加工誤差或機床噪聲加大等故障。
3、抑制干擾對數控機床不良影響的有效措施
通常對數控機床產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、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號敏感性。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控機床易受干擾環節隔離開來,使其不能發生聯系。例如,在數控機床變頻調速的傳動系統中,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,以避免發生傳導干擾。
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控機床系統諧波的有效解決方案之一。有源濾波器是由IGBT管構成的三相并聯變流器經由串聯電抗器并聯在電網上,通過實時檢測,有源濾波器向供電系統注入補償電流,該補償電流與負載電流中的諧波電流大小相等,方向相反,互相抵消,實現濾除諧波的功能,保證最終流入系統電流是正弦波。
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,數控機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,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部噪聲的耦合,防止外部干擾的侵入,提高系統的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經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控機床設備安全、無故障地運行,數控機床一般不應安裝于經常發生振動的地方,對振動沖擊較大的場合,必須采取加橡膠墊等防振措施;數控機床設備還不應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,可使用獨立線槽以實現分開纜線的目的。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接線時,要將屏蔽層雙端接地;若數控機床運行環境對噪聲敏感,可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導和輻射干擾。為達到最優效果,濾波器與安裝金屬板之間應有良好的導電性。
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