CNC機床對接地通常有著較高要求杰捂，完整的接地和屏蔽系統(tǒng)是保證CNC機床安全、可靠運行的前提條件胁后。接地和屏蔽是抑制干擾的重要方法店读，良好的接地和正確使用屏蔽，是使CNC系統(tǒng)穩(wěn)定運行攀芯、消除干擾的重要措施。CNC機床的接地不僅與機床系統(tǒng)自身設計有關(guān)文虏，也與應用企業(yè)有著直接的聯(lián)系侣诺。本文通過對CNC機床的接地、屏蔽與干擾抑制的分析氧秘、研究論述年鸳，目的在于使機床設計者和應用企業(yè)趴久，更多的了解和掌握CNC機床接地、屏蔽與干擾的抑制方法搔确，對機床出現(xiàn)的問題做到及時彼棍、準確的分析和判斷并采取相應處理對策∩潘悖【延伸閱讀 CNC機床如何選擇合理的幾何角度 】　　
　　一座硕、概述
　　
　　系統(tǒng)的抗干擾能力是影響CNC機床正常運行的重要因素，也是關(guān)系到整機可靠運行的關(guān)鍵好浆，而干擾的產(chǎn)生门痕，很大程度上是由于接地和屏蔽處理不當引起的。CNC系統(tǒng)的特點是：工作信號電壓低（一般在10V左右）浓朋，抗干擾能力差困喜。就CNC機床而言：這種干擾疊加在信號上，會引起信號測控失真和誤動作磨搭，位置控制產(chǎn)生漂移裤能，對測量單元的干擾直接影響測量與控制精度，時鐘信號缭亦、復位信號勿玖、中斷信號、控制信號對噪聲干擾信號的敏感性很強行掰，會造成系統(tǒng)控制不穩(wěn)定怎机、設備無法正常工作。合理有效地抑制干擾源坪江，研究有效經(jīng)濟和適用的抑制方法用以實現(xiàn)電磁兼容性仲闽，使CNC機床能在電磁干擾環(huán)境中安全、高效地運行僵朗，是機床系統(tǒng)可靠性設計及應用的關(guān)鍵赖欣。完善的接地、屏蔽系統(tǒng)是抗電磁干擾的重要舉措验庙，良好的接地方式可以在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合顶吮，防止外部干擾的侵入，確保系統(tǒng)的電磁兼容性和運行的可靠性粪薛。這是抑制干擾的基本原則悴了，也是提高CNC設備電磁兼容性設計的有效手段之一。
　　
　　二违寿、接地湃交、屏蔽的種類與干擾的抑制
　　
　　接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。接地就是將電路藤巢、設備機殼搞莺、電箱控制柜等與作為零電位的一個公共參考點（大地）實現(xiàn)低阻抗的連接息罗。CNC機床中的“接地”有著嚴格要求，如果不能按照要求接地抛现，干擾信號就會通過地線這條路徑對機床引發(fā)干擾轴艇。CNC系統(tǒng)的接地方式主要有：保護接地、工作接地贾反、屏蔽接地婆掐。
　　
　　1.保護接地
　　
　　保護接地與CNC設備的機殼等實現(xiàn)良好的連接，并和大地相連阁巨，可以有效降低安全事故的發(fā)生抬宽。在CNC機床的電柜中，保護接地接地排有著嚴格的設計標準和要求岸寿，接入大地的接地電阻原則上要求小于1歐姆硝僻；系統(tǒng)內(nèi)的保護地線，采用標準設計形式践斟，使用黃綠雙色線連接到接地排上毕沫，同時要求避免形成環(huán)路；這樣可以減少與其它設備的相互電磁干擾顶赎，實現(xiàn)系統(tǒng)的干擾抑制能力嫂焕。
　　
　　2.工作接地
　　
　　為了避免CNC機床在工作過程中的共地線阻抗干擾和對地環(huán)路干擾，以及共模電流輻射干擾發(fā)生疯坤，工作接地極為重要报慕。工作接地方式有浮地接地、單點接線压怠、多點接地和混合接地眠冈。
　　
　　1）.浮地是為了防止外來共模噪聲對內(nèi)部屏蔽地線線路產(chǎn)生的干擾，可以采用浮地菌瘫。這里工作地線與機箱絕緣工作地是浮置的蜗顽。
　　
　　2）.單點接線：單點接地是指電路或設備中只有一個物理點被定義為接地參考點，而其它凡是需要接地的點都被接到這一點上雨让。
　　
　　3）.多點接地：多點接地是指設備或系統(tǒng)中的各個接地都直接接到距它最近的接地平面上雇盖，以便使接地線的長度為最短。接地平面可以是設備的專用地線栖忠，也可以是設備的框架崔挖。
　　
　　4）.混合接地：混合接地是只將那些需要就近接地和需要高頻接地的點，通過旁路電容與接地平面相連庵寞。
　　
　　3.屏蔽接地
　　
　　屏蔽也是抑制磁場耦合干擾的有效措施虚汛。系統(tǒng)設備中某些元件或電路中有電流流過時，其周圍將建立磁場逛徽；同時珊辛，線路中某一部分存儲的電荷，又在周圍空間建立磁場穗免；電能與磁場的相互轉(zhuǎn)化將形成電磁干擾障渡，這種電場與磁場，對設備本身屬于內(nèi)生干擾趋臼，降低了系統(tǒng)的抗干擾容限篙袄，嚴重時會使設備發(fā)生故障。又如電焊機簿翔、高頻淬火機等設備投入運行時接骄，以及大型用電設備的突然起停等都將對CNC系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，屬于外生干擾牺会。為了將產(chǎn)生的電場或磁場限制在某一規(guī)定的容限值范圍內(nèi)锈犯，或者為了使CNC系統(tǒng)及元器件不受外部電磁場的影響，常采用隔離或屏蔽措施道葬，從而不使電場和磁場穿透這些屏蔽物献爷。
　　
　　屏蔽地是為了抑制各種干擾信號而設置的，屏蔽種類很多陷揪，但需要可靠的接地惋鸥，圖1實列列出了屏蔽連接架與CNC系統(tǒng)功率模塊的連接形式；屏蔽地就是屏蔽網(wǎng)絡的接地悍缠，將電纜屏蔽層通過夾持件連接在一起卦绣，可以達到良好的屏蔽效果。為了抑制噪聲飞蚓，電纜滤港、變壓器等的屏蔽層需要接相應的地線，稱為屏蔽地線玷坠。對于低頻信號通常采用屏蔽層單端接地蜗搔，可以降低干擾。對于高頻信號八堡，通常采用雙端接地屏蔽電纜樟凄，屏蔽層也要雙端接地。

圖1屏蔽連接架與功率模塊連接

　　
　　接地線和屏蔽聯(lián)接的電磁兼容性設計要求：原則上屏蔽電纜為二端接金屬機殼兄渺，并確保大面積接觸金屬表面缝龄，可以承受瞬間高頻干擾。機床中的CNC系統(tǒng)與伺服驅(qū)動器寝典、變頻器林没、功率模塊、電機間的信號線原則上采用屏蔽雙絞線且屏蔽層采用雙端接地方式。
　　
　　靜電屏蔽：靜電屏蔽主要是為了消除二個或幾個電路之間由于分布電容耦合而產(chǎn)生的干擾婶苦，變壓器初次級線圈之間接地的屏蔽層大多屬于這一類呀埠。電磁兼容規(guī)則規(guī)定：這類變壓器大多采用隔離型變壓器。
　　
　　4.數(shù)控機床的接地系統(tǒng)
　　
　　圖2給出了CNC系統(tǒng)接地連接示意圖吴位。
　　

圖2系統(tǒng)接地連接

　　
　　接地系統(tǒng)混亂會產(chǎn)生每個接地點電位分布不均颠请，照成對CNC系統(tǒng)的干擾,不同接地點之間存在地電位差，引起地環(huán)路電流嚣刺，影響系統(tǒng)正常工作誉倦。屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路揪孕，在變化磁場的作用下肿夜，屏蔽層內(nèi)會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合梧杯，形成干擾信號回路色查。為了防止共地線阻抗干擾，每臺設備中可能有多種接地線堵漱，但概括起來可以分為3類：信號地综慎、機殼地和系統(tǒng)地。
　　
　∏诼（1）信號地：又稱直流系統(tǒng)地（邏輯地示惊、工作地），它是CNC機床用來提供電信號的基準電位（0V）愉镰。這個地可以接大地米罚，也可以是公共點。系統(tǒng)地如果與大地不相連丈探，即系統(tǒng)地處于懸浮工作狀態(tài)录择，稱之為浮空地。信號地接地方式有：浮地碗降、直接接地和電容接地三種方式隘竭。由于數(shù)控系統(tǒng)是高速低電平控制，原則上采用直接接地方式讼渊。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響劲吐，CNC裝置之間的信號交換頻率一般為低頻信號，所以CNC系統(tǒng)的接地線原則上采用一點接地方式针榜。
　　
　〖鹁拧（2）框架地：框架地是防止外來噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的接地系統(tǒng)，它可以是設備的面板途殖，單元的外殼含薄，操作盤及各裝置之間連接的屏蔽線瞒籍。
　　
　　（3）系統(tǒng)地：是將框架地和大地相連接谓牢。
　　
　　(暫不可見)C系統(tǒng)接地設計需要遵守的原則：整個系統(tǒng)只能在一處接地奇忆，因為系統(tǒng)接地和接地電阻都不可能為零。此外两候，當有大電流從地線注入大地時滞泣，接地極及其附近的地電位升高，如有多點地則會出現(xiàn)接地點的電位差媳阴，對CNC系統(tǒng)形成干擾。即使是同一臺設備中的系統(tǒng)地線橄霉，也應遵守一點接地原則窃爷，否則形成接地環(huán)路，各點之間的接地電位差將會形成姓蜂，干擾將被引入其它電路按厘。
　　
　　6.接地、屏蔽與干擾抑制采取的措施
　　
　∏①信號源接地時逮京，屏蔽層應在信號側(cè)接地，信號線中間有接頭時束莫，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理懒棉，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞線總屏蔽電纜連接時览绿，各屏蔽層應相互連接策严，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接地饿敲。同時接地系統(tǒng)采用一點接地,增大接地線直徑,減小接地電阻等都能取得良好的干擾抑制效果妻导。②CNC系統(tǒng)中信號傳輸線較多,干擾容易從信號線傳輸?shù)较到y(tǒng)中,對信號線采用雙絞線或信號線間加入地線,都是抑制干擾很有效的措施,上述措施可以削弱數(shù)控系統(tǒng)對噪聲的敏感性。一臺設計良好的CNC裝置,應該具備對有用信號敏感怀各，而對噪聲干擾具有抑制的特性央垢。③大地是一個靜電容量很大的導體，它是電位的參考點士挽。在實際中總是有一定的接地電阻泞征，會在不同的接地點之間形成電位差，在導線中形成電流流動持乌，稱為地環(huán)電流薄称。接地抗干擾主要是避開地環(huán)電流和降低公共地線阻抗的耦合干擾，采用一點接地可以有效避免地環(huán)電流硫搏。④接地排和PE要金屬到金屬的聯(lián)結(jié)丐忠，同時還要通過保護接地極相連接，可以避免安全釋放和旁路干擾。⑤供電電源中性點的工作地坦推，是指穩(wěn)定的供電系統(tǒng)中性點的電位地或腔。在處理中性線和地線的時候種類繁多，有的是中性線不接擅揖，有的是地線不接蔚便，有的是中性線和地線連接在一起。如果把中性線和地線相連接豌蟋，中性線就會產(chǎn)生不平衡電流廊散，這種電流很可能會通過地線倒流進入機床，造成系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定梧疲。通常的做法是：在設備廠房的外面建立接地網(wǎng)絡允睹，既接地排，然后把機床的接地線直接連接到保護接地排上幌氮。一些企業(yè)認為缭受，工廠已經(jīng)有系統(tǒng)接地了，用不著再打接地排了该互。事實上米者，工廠的接地系統(tǒng)里，已經(jīng)連接了許多設備宇智，如電焊機蔓搞、電火花機、起重設備普筹、大功率可控硅設備败明、高頻淬火機、高電磁設備等可能產(chǎn)生高頻諧波的設備沉沾。而這些設備都會對CNC機床的系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重干擾讼狗，使機床無法正常工作。
　　
　　三革辖、結(jié)束語
　　
　　隨著CNC機床應用的普及硝闸，系統(tǒng)了解和掌握機床系統(tǒng)的接地、屏蔽與抗干擾的抑制方法查袄，對于降低機床使用過程中的故障率硼挡，提高機床的可靠性具有重要意義。從另外一個角度來看仓泣，CNC系統(tǒng)的干擾源是多渠道的版绢，對于不同的現(xiàn)場，應有不同的處理方法苏涧，也是一個十分復雜的問題玄冬，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素第哲，只有正確和合理的運用接地與屏蔽的抑制方法，才能使機床系統(tǒng)穩(wěn)定颜懊、可靠的工作财岔。

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