数控机床电气柜制造技术研究

数控机床电气柜制造技术研究

 ,陈珏1, ,张宇1 ,翁美娇1 ,叶霜霜,1,贾天祥2

南洋电气集团有限公司    浙江乐清  325600

2.浙江诺电电力科技有限公司  浙江 温州325603

摘要：互联网技术下为数控机床发展提供了更好的机遇。不论是发展空间还是技术水平上。智能的数控机床互联网技术研究不断为人民创造价值和便捷。同时，智能数控机床互联网技术也是科技向前发展的一个重要标志。所以，发展好智能数控机床互联网技术对于我国制造业是重要的。本文对数控机床电气柜制造技术进行探讨，以供参考。

关键词：数控机床；电气柜；制造技术

引言：前言：伴随着国家经济社会的全面发展，科学技术的不断创新，二十一世纪已经正式进入了一个电器时代，在目前的电气设备制造过程中，电气控制柜的应用已经非常广泛。电源、开关、配电、线路保护等都设置于电气控制柜中。电气控制柜的功能非常多，作用具有不可替代性，对整个电气的正常运行具有重要作用。

1电气柜简介

电气柜是由钢材质加工而成用来保护元器件正常工作的柜子。电气柜制作材料一般分为热轧钢板和冷轧钢板两种。冷轧钢板相对热轧钢板更材质柔软，更适合电气柜的制作。电气柜用途广泛主要用于化工行业，环保行业，电力系统，冶金系统，工业，核电行业，消防安全监控，交通行业等等。电气控制柜的主要作用是负责配电和线路保护，因此其组成部分主要包含电源和开关两大部分。同时，电气控制柜还肩负着控制功能。在控制功能的结构内部，油断路器、接触器、继电器、PLC、变频器以及接线端等元件。电气控制柜要实现的功能根据不同的需要制定。被控制设备的数量以及被控制设备功率的大小是电气控制柜选择电器元件的依据。根据被控制设备的数量和功率大小选定电气元件之后，将其集中组合在一个配电柜中，从而形成了需要的电气控制柜。但是电气控制柜为了保障运行和操作的基本安全，要在设计过程中充分地考虑，尽量做到结构简单，造价经济适用。

2电柜内电磁兼容性的设计

数控机床电气柜的电磁兼容性是指电柜内的电气设备能够共同协作完成所需的电气功能，而不会因为电磁干扰导致电柜内的某些电气部件性能的下降。数控机床电柜的电磁兼容性设计对整个数控机床可靠性，稳定性是至关重要的，如果电柜的电磁兼容性设计得不合理，可能会由于电磁而干扰造成数控机床的数控系统及其其他设备不能正常工作。因此，需要通过有效的措施实现设备对电磁干扰应有足够的抗扰度水平，以保证电气设备在预期使用环境中可以安全可靠地运行。限制电磁干扰（即传导和辐射的发射）产生的主要措施包括：电源滤波；电缆屏蔽；最小射频辐射的外壳设计；射频抑制技术。在数控机床电柜布线过程中，主要应该在屏蔽和接地方面采取相应的措施保证满足电磁兼容性要求。

2.1屏蔽

良好的屏蔽是减少电磁干扰的重要措施。在数控机床电气柜中，主要的电磁干扰源就是变频器和伺服驱动，因此对他们的屏蔽非常重要。为保证系统稳定可靠的运行，数控机床的进给伺服系统和主轴伺服系统的动力电缆必须采用屏蔽电缆。同时，系统中的强电设备金属外壳，包括伺服驱动器，变频器，步进电机，开关电源，电机等都需要可靠接地，实现主动屏蔽，敏感设备数控装置等的外壳也需要可靠接地，从而实现被动屏蔽。对于驱动部件来说，电抗器是保护驱动电源工作的装置，滤波器是防止驱动对外围电路干扰的重要部件，因此，电抗器，滤波器和进线开关之间也需要使用屏蔽电缆。

2.2接地

电柜内和系统相关的所有部件，包括数控系统，伺服驱动，变频器等都需要良好的接地。各电气装置接地点必须单独引线接地，要采用醒目的黄绿颜色标准的接地电缆，且不许串行过渡；电柜移动部件要使用金属编织网连接起来，柜门接地要采用铜编织的软连接；所有打在电盘和柜体的接地钉正下方10mm处粘贴接地符号标识，接地符号标识白底黑字，尺寸为Φ10；电柜中的设备接地必须使用OT端子。

3、数控机床电气柜装配分析及数据库构建

3.1电气柜类型及电气柜布局库构建

数控机床中的电气柜内部有机床所需强电控制的各种电气元件，有提供数控、伺服等弱电控制单元的输入电源，有电气输入的短路、过载和欠压等保护装置，有为PLC的输出接口与机床执行元器件建立联结的专用继电器组，这些所需的元器件都集中在电气柜内，通过元件之间的线路结合，控制机床的主轴、XZ轴各种电动机运动系统等。

数控机床数控系统（包括型号）不同，对应的电气柜配置也不一样。如常见的FAUNC系统中Oi系列中，伺服主轴连接有模拟主轴和伺服主轴两种方式，模拟主轴需要在电气柜内部配置变频器，而伺服主轴则不需要。除了FAUNC数控系统外，还有西门子系统、华中数控、广州数控等数控系统，针对普通数控机床，对不同的数控系统和各种型号进行编号，分析对比不同的数控系统和其电气安装图，分类统计出对应的电气柜布局图，电气柜装配工艺图，建立电气柜布局库。

3.2 电气元件选配及电气元件安装规则库构建

电气柜中的元器件均应符合设计图纸和柜布线装配工艺文件要求，在选用元器件时，元件的属性应与设计和装配要求一致。如果选用的元件参数距使用要求过远，可能起不到必要功能和保护作用，还升高了电气柜的生产成本，因此在电气件的选配时，应综合考虑元件的内部（型号、参数等本身属性）和外部（安装距离、更换条件和连接方法）的各个因素，选择最匹配的元器件。

根据不同数控系统电气柜和柜布线装配工艺文件，统计每种系统对应电气柜的内部的电气元件，将元件的厂商、型号、规格、安装位置、使用方法等与数据库的字段联系起来，建立电气元件安装规则库。设有定时更新提醒设置，通过增加新出厂的元件，及时补充最新的元件信息；同时增加多个备选元件库，方便电气柜在后期调试和维修中元件快速更换。

3.3 导线制作、配线及数据库构建

一般情况下设计布线图纸中均有导线参数的规定，如颜色、线径和压线端子头规格。当文件中没有明确说明时，导线的选择应用遵循国家机械电气安全设备通用技术条件国家标准，如导线颜色黑、红、蓝应分别对应动力回路电路、交流控制电路和直流控制电路，电路导线截面积与电路的额定电流、接地导线的截面积应一致，压线端子的型号选择等。电气柜内部配线连接较为复杂，很容易出现强弱电交叉、走线过长、导线连接松动等问题，主要原因是配线连接规范细节较多，在配线过程中很容易遗漏一些规范要求，给调试带来故障隐患。

综合导线制作和电气柜配线要求，把元件安装规范、制作规范、配线连接规范细化到每个元器件，把元件的属性与数据表字段联系起来，建立导线制作库和导线配线库。

3.4 电气柜检验及检测方法数据库构建

当完成电气柜装配后，要进行相应的检验，以保证电气柜正常工作。一般情况需要通电前检测、短路检测和通电后检测三个阶段，每个阶段又有若干步骤组成。将这些步骤和检测要求存入数据表中，建立检测方法数据库，在成品验收时可以由装配辅助平台提供检测方案和操作方法视频，专业人员仅需按照步骤完成检验，并把结果记录在平台验收表中，生成检验证书。

结束语：通过电气柜装配辅助平台，生产人员能快速定位所要装配的数控机床电气柜类型，准确地筛选适合的电气元件；有装配辅助平台的帮助，可以综合考虑元器件安装规范要求、导线制作规范要求和配线连接规范要求，规范元器件的安装、压线和线路连接操作；通过平台提供的多种检验方法，可快速的、全面的检测成品电气柜的合格性；辅助平台的还可作为电气柜参数的备忘录，随时可查看电气柜的各种信息。

参考文献：

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[2]马驰,燕昱昊,李常龙,刘永红,闫中政.电弧增材制造数控机床电气控制与策略[J].电加工与模具,2022(02):61-66.

[3]宫生龙.数控机床电气柜制造技术研究[J].中国高新技术企业,2017(05):28-29.