数控机床的电器柜冷却控制

刘宁

（沈阳机床股份有限公司沈一车床厂，辽宁沈阳 110142）

【摘要】：本文阐述了机床电器柜的冷却方式，运用不同装置对电箱起到的冷却作用和产生的效果分析，解决电箱在工作中冷却不足等问题。

【关键词】电器柜的构成 冷却装置的连接 冷却装置的安装 冷却效果分析

1引言

数控机床在加工运行当中，机床电器件要消耗很多的功率，由于很多电器件都安装在机床的电器柜内，电器件在消耗功率的时候，电器件也发出热量，很多热量在电器柜里面储存起来，如果运行时间比较长的话，电箱内的温度有可能会升高，这时对电器件是有损害的，为了解决这个问题，需要在电器柜的上面安装冷却装置给电箱内的电器件进行冷却，本文主要介绍每种冷却装置对电箱的不同冷却效果的分析，以及对电箱的冷却方式及方法进行研究，找到的合理的冷却方法，用实际中的一些处理方法进行介绍和说明。

2 电器柜的构成

数控机床的电箱是安装机床的电气控制元件的装置，数控系统安装在前防护的操作箱上面，主要用来控制加工程序的执行和PLC程序的编辑，对外部信号的采集，对外部部件发出动作指令，外部设备的输入信号和输出信号通过电缆连接到数控系统面板后面，系统后面有连接插头，连接时要注意电缆插头的固定，防止打开操作站门的时候把电缆弄掉，造成信号失去通讯，机床不能正常运行的状态。在操作箱内系统的发热量会随着通道往外面排放，发热量不是很大，通过数控系统的后面的风扇可以把数控系统的热量排出，这个风扇是系统本身带的风扇，安装在系统的后面，系统上电后风扇就会转动，转动后会对系统内部的部件进行散热处理，在操作站的外面不需要再安装冷却装置，这样的散热效果就能够达到加工要求。在控制机床外部动作的部件中，这些部件都集中安装在机床的电器柜内，这些电器件有伺服驱动器，稳压电源，变压器，接触器等电器元件，这些元件在工作过程当中会发出很多的热量，由于电箱是密闭性结构，空间比较封闭，随着加工时间的增加，电器件的热量会增多，对器件本身会造成损坏，所以要在电器柜内配置有散热装置。在伺服驱动器上面本身安装有风扇，比如发那科系统的伺服驱动器上面安装有散热风扇，这个散热风扇可以把伺服驱动器上面的热量排出到电器柜的上面顶部，同样在变频器的上面也安装有散热风扇，这个散热风扇是变频器本身带有的风扇，风扇的散热能力很好，通过这个风扇可以把变频器上面的热量散到电器柜的顶部，这时，从伺服驱动器和变频器上面排出的热量就会传到电箱的顶部，对电箱顶部的热量积累产生了很大的热量能量，在电箱的内部还有接触器，稳压电源等器件，这个器件的发热量不是很大，对电箱内的热量积累不会出现很大的积累效果，在热量计算时，这些器件的发热量会占有总热量的四分之一左右，电器柜内还有变压器，变压器的大小是根据机床主电机和机床总的电机效率等数值进行综合计算的，一般小型的机床变压器有3.5KW和5.5KW,7.5KW等不同的规格，用3.5KW的变压器在机床上应用的比较多，在一些稍微大些的机床上5.5KW的变压器可以满足要求，在电箱内安装的变压器一般在7.5KW的规格内比较好一些，如果变压器的规格更大的时候，机床电箱的尺寸过小时，可能会在电箱的底部承受变压器带来的很大重量对电箱底部的承受力产生很大的考验，另一个是变压器功率特别大时，变压器的占地面积会很大，比较小的电箱会造成电箱其余电器件的干涉，所以在变压器是7.5KW的时候，或者更大规格的变压器，在机床上面应用时，通常会把变压器放置在电器柜的外面，用变压器防护罩对变压器进行保护，变压器的防护罩带有叶片式散热结构，在变压器工作时可以与外部环境进行热量交换，因为在电箱外部，变压器用叶片式防护罩结构，这样能够对变压器进行很好的散热处理，而且不必像在电箱内部那样要求必须是密封的结构，这样对变压器的散热的处理将更加灵活，变压器与机床电器柜的连接可以通过电缆连接，方便实用。在变压器是5.5KW规格以下的时候，变压器要被放置在电箱内部底部位置，但是在机床进行加工比较大的零件，进行零件的重切加工时，机床主轴电机会消耗很多的功率，机床的Z轴和X轴电机也会受到很大的切削力，电机消耗很多的功率，这时变压器就会产生很大的热量，消耗很多的功率，变压器产生的热量会发出到机床电箱的内部，这些热量最后都会飘到机床电器柜的顶部，而且，在产生热量的时候，变压器本身的温度会很高，在极限加工时，变压器的温度会超过75度，这种情况下，要对变压器进行冷却处理。所以，在机床电器柜内部，首先要对机床电器柜内的电器件进行冷却处理，把机床电器柜内的电器件温度降下来，在安全的温度下进行工作，然后要对机床电器柜内的热空气进行处理，这些热空气累积在机床电器箱内部会对机床电器柜内的电器件产生破坏作用，所以要对机床电器柜内的热空气进行冷却处理，把机床电器柜内的热空气冷却下来，变成室温温度，或者是把热空气排到电器柜的外面，最后都要求对电器件的温度进行降温和散热，保持电器柜内的温度适宜，不能过高，保证电器件的稳定运行。冷却装置在数控机床电器柜上面的应用主要分为三种，一种是风扇进行吹风降温，另一种是热交换器把电器柜里面的热空气与电器柜外面的冷空气进行交换，第三种是空调装置，这个设备可以对电器柜里的热空气进行降温，使电器柜里的温度能够降低到很低的温度，降温效果好。空调装置一般在温度较高的城市配置的比较多，对电器柜里面的电器件降温效果好，但是成本高些，需要根据机床所在的工作环境去选择。

3 冷却装置的连接

冷却装置与机床电器柜的连接主要通过空调电缆来实现，风扇的连接需要把风扇上面引出来的散线进行压接线端子，然后再与电箱内接线端子台进行连接，热交换器通常引出很长的电缆，这个电缆可以直接接到接线端子台上面，空调装置引出来的是白色的电缆，这个电缆要接到接线端子台的220V交流电源上面，因为在数控机床上面，用的比较多的空调的电源是交流220V的供电电压，在冷却装置上面还有接地装置，风扇上面有接地装置，可以用导线把风扇上面的接地装置与接线端子台上的接地进行连接，在热交换器和空调器上面，冷却装置提供了一个接地电缆，可以把这个接地电缆直接接到接线端子台的地标识端子台上面，通过接地以后，冷却装置的外壳与大地的电位保持一直，保证了设备的安全。

4 冷却装置的安装

冷却装置一般都安装在机床电器柜的门上面，这个们可以打开，冷却装置就安装在这个可以打开的电器柜门上面，风扇冷却时，一个电箱上面可以安装两个或四个风扇，风味上面两个和下面两个，有进空气的风扇和出空气的风扇，风扇上面有过滤网，防止杂质等进入电箱内部。热交换器通常是长方形结构，被安装在门的中间位置，门的中间位置要开一个长条口，热交换器安装在这个口上面，在边框位置用螺钉固定，空调器也安装在门的中间位置，安装空调器时要注意门的称重力，当承重力不够时，在门的内部要设计出加强筋，保证空调的重量不用对门造成损坏，所以经常加装加强筋来进行保护。

5 冷却效果的分析

这三个冷却装置里面，风扇的冷却效果最低，但是够用，而且成本最低廉，空调的冷却效果最好，但是价格稍微高些，用户在选择时要根据自己的需求来选择。。

6 结论

通过对这三种冷却装置的分析，在加装冷却装置后，机床的电器柜装上冷却装置后，电箱内的温度能够得到很好地控制，尤其空调的效果更好，风扇在好的环境当中也可以起到冷却的效果，对机床电器柜的电器件正常工作起到了很好地保护作用。

参考文献：

1．《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1