数控机床干扰问题探讨

【摘要】高精确度和高稳定性是现代数控机床努力追求的目标，而尽量减少，甚至消除外界的各类干扰，无疑是提升数控机床精度与稳定性重要途径。生产实践表明，合理运用科学方法和相应设施可以最大限度地减少甚至消除干扰对数控机床的影响。本文对数控机床干扰问题展开深入探讨。

【关键词】数控机床；干扰；产生因素；抑制措施

干扰是测量中所不需要的信号，其会给数控机床带来误差，甚至产生误动作。而且随着现代工业高速的发展，谐波干扰也日益突显出来。可以说，干扰问题绝非新问题，其是电气技术应用于数控机床设备所不可避免的。与从前不足以影响数控机床正常工作的干扰相较，现代电气设备功率提升明显，所产生的干扰相应也大大提升。因此，干扰问题成为数控机床设备应用和发展过程中所必须面对和解决的问题。

1、数控机床干扰类型及其产生因素分析

现代数控机床干扰主要可分为两大类，即传导性干扰与辐射性干扰两个类别。

1.1传导性干扰及其产生因素分析

接地干扰和供电线路干扰均属于传导干扰。接地干扰是因为接地电阴和接地电压过大，一旦两者间发生变化，则产生噪声电压，进入数控机床系统形成不良干扰；供电线路干扰通常是因为电源质量差、电源波动幅度大、电力不足，以及不合理电网分配等原因所引起的。

1.2辐射性干扰及其产生因素分析

辐射干扰与强电干扰均属于电磁干扰。其中的辐射干扰通常来源于电火花及中高频电加热设备的感性负载，其产生的脉冲型电磁波是通过空间进行传播，并对附近数控机床系统接受而产生干扰的；强电干扰则主要来自于强电柜内的交流接触器、继电器等电磁器件，当上述器件动作时会产生电磁尖脉冲或是浪涌噪声，一旦窜入数控机床系统电路当中，就会产生不良干扰问题。

2、干扰问题对数控机床的不良影响

由于干扰为数控机床系统中不希望输入的信号，所以一旦发生干扰问题，就会使数控机床无法正常工作，甚至于诱发多种数控机床故障发生。

2.1干扰会对数控机床电源输入产生不良影响

电源作为数控机床输入信号之一，若输入的电压过压，或是欠压，均可能使数控机床电机无法运转如常，出现CRT显示混乱甚至消失、电源报警停机等机床故障问题。

2.2干扰会对控制电器动作产生不良影响

在数控机床运行中，干扰信号会致使控制电器输入的信号失常，进而对反馈数字信号产生影响，引起控制电器的误动作或是不动作，使得数控设备出现停机、失控、超差及程序中断等故障。

2.3干扰对数控机床可能产生的其它不良影响

首先，干扰会对数控机床系统软件产生不良影响。干扰可能导致RAM存贮错误或是参数被修改，致使相关参数混乱，诱发机床失控停机或机床不动作等故障。

其次，地干扰会对数控机床电子器件产生不良影响。干扰会加速数控电子器件老化的进程，且过大的反向感应电势还可能导致整流管、晶阐管或稳压管发生烧毁故障。

再次，地干扰会对数控机床的性能产生不良影响。干扰可能引起机床性能不稳定或是性能迅速下降，进而产生加工误差或机床噪声加大等故障。

3、抑制干扰对数控机床不良影响的有效措施

通常对数控机床产生不良影响的干扰为谐波干扰，只有采取有效措施才能予以抑制。为避免受到干扰，可分别从硬件和软件角度探索抗干扰措施。硬件抗干扰措施是最重要，也最基本的抗干扰措施，通常需从抗和防两方面着手对干扰加以抑制，总的原则是抑制，甚至消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号敏感性。实践中一般采取隔离、滤波、屏蔽、合理安装等方法予以抑制。

3.1隔离干扰的抑制措施

隔离干扰是指在电路上将干扰源与数控机床易受干扰环节隔离开来，使其不能发生联系。例如，在数控机床变频调速的传动系统中，一般可在电源与放大器电路间的电源线上采用隔离变压器，以避免发生传导干扰。

3.2采用谐波滤波器滤波抑制干扰问题

有源滤波器是消除数控机床系统谐波的有效解决方案之一。有源滤波器是由IGBT管构成的三相并联变流器经由串联电抗器并联在电网上，通过实时检测，有源滤波器向供电系统注入补偿电流，该补偿电流与负载电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证最终流入系统电流是正弦波。

3.3屏蔽干扰的抑制措施

屏蔽干扰源也是抑制干扰较有效的方法。一般情况下，数控机床变频器自身用铁壳屏蔽，使其不受电磁干扰影响。输出线使用钢管屏蔽为宜，特别是用外部信号来控制变频器时，更要尽量把信号线控制在20m之内，且信号线最好采用双芯屏蔽，并与主电路、控制回路等完全分离，对周围电子敏感设备线路也要予以屏蔽。而且，为使屏蔽有效，必须使屏蔽罩可靠接地。

3.4接地抑制干扰措施

接地是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式。

3.5正确安装以有效抑制干扰问题

正确的安装可以确保数控机床设备安全、无故障地运行，数控机床一般不应安装于经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，必须采取加橡胶垫等防振措施；数控机床设备还不应安装于电磁干扰源附近。其具体安装工艺要求是：要确保所有设备接地良好，并尽量使用短、粗接地线；安装布线时需将电源线与控制电缆分开，可使用独立线槽以实现分开缆线的目的。若控制电路的连接线只能与电源电缆交叉，则须成90°交叉布线；使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，要确保未屏蔽处尽可能的短；用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地；若数控机床运行环境对噪声敏感，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

结语

由于数控机床使用环境相对较为复杂，所以极易受到干扰的影响，进而增加了数控机床使用中可能发生的故障，这是正常使用数控机床中不可回避的重要问题。因此，深入分析数控机床产生干扰问题的主要因素，以采取相应的有效抗干扰措施，最大限度地减少因干扰带来的故障问题，确保数控机床稳定性，从而始终保持机床处于高性能状态。

参考文献

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[2]蔺清平.动力电网干扰对数控机床的影响及治理措施[J].新疆有色金属，2013（6）.