ＣＡ６１４０車床主軸安全（quán）啟動的改進與實踐-數控機床市場網

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ＣＡ６１４０車床主軸安（ān）全啟動（dòng）的改進與（yǔ）實踐

2016-10-10 來源：無（wú）錫科技職業學院（yuàn）中德機（jī）電學院作者：崔業軍

摘要：分析ＣＡ６１４０車床（chuáng）的主軸啟動控製結構，設（shè）計一種主軸安（ān）全啟動的控製（zhì）電路和輔助結構裝置，並闡述（shù）了機電聯控的方法（fǎ）與實踐條件，消除了車床主軸啟（qǐ）動過程中的安全（quán）隱患，提高了車床操作的安全係數。

關鍵詞：車床主軸；安全啟動

車床是機床的一種，在機械加工行業中車床被認為是所有設備的（de）工（gōng）作“母機”。通常情況下，在機械製造企（qǐ）業中，車床（chuáng）占機床總數的（de）３０％～５０％。車削也是機械製造業中最基本、最常用的加工方法（fǎ）。因此，在生產（chǎn）中堅持貫徹執行《中華人民共和國安全生產法》，精心操作，嚴格按車床操作規程作業，既能保障生產工（gōng）人和車床的安全，同時（shí），也（yě）是企業科學管理的一項十分重要的手段。以我國自行設計的ＣＡ６１４０型臥式車床為例，對（duì）於初學者、操作（zuò）不熟練者以（yǐ）及疲勞等原因，往（wǎng）往在車床操作時，會因個人原因疏忽遺漏了常講的車床安全操（cāo）作規（guī）程中的要點（diǎn），這（zhè）其（qí）中以主軸（zhóu）的安全啟動尤為重要。

主軸作為車（chē）床的主運動部件，與卡盤連接於一體。通過卡盤定位裝夾工件，並帶動工件隨（suí）車床主（zhǔ）軸一起旋（xuán）轉（zhuǎn），實現車床的（de）主（zhǔ）運動。在車床的主運動鏈中，其首端是車床主軸電機，主軸電機與主軸之間的變速和變向是由不同齒數的齒輪齧合和離合器的離合實現。由此可見，控製主軸電機的啟停與離合器的離合可以有效地避免主軸啟（qǐ）動（dòng）時的操作安全隱患。在車床的安全操作規程中重點強調：在車床進（jìn）行車削（xuē）時，嚴禁物體與機床的旋轉部件接觸。那麽，要保證主（zhǔ）軸的安全（quán）旋轉啟動，一定要做好與主軸連接卡盤的防（fáng）護。同時，安裝工件時切不可（kě）將（jiāng）卡盤扳（bān）手（shǒu）遺落（luò）在卡盤上（shàng），工件夾緊無誤後，方可啟（qǐ）動主軸。但有時，如何提醒（xǐng）操作者操作失誤或者（zhě）避免（miǎn）不安全的操作規範，除了常規的安全操（cāo）作規程培訓外，還要對主軸上卡（kǎ）盤端進行安全防護的設（shè）計（jì）。正是基於ＣＡ６１４０車床主軸（zhóu）安全啟（qǐ）動的要求（qiú），作者進行了其機電（diàn）聯（lián）控的主軸安全啟動的（de）裝置設（shè）計。

１.主軸電機的控製電路與主軸啟停機構分析

（１）主軸電機的控製電路（lù）

查閱（yuè）ＣＡ６１４０車床的電氣圖冊，可知其主軸電機的啟停控製線路如圖１所示［１］。啟動主軸，首先（xiān）打開（kāi）電箱門，接通空氣（qì）開（kāi）關ＱＦ０、ＱＦ１。其次，按床鞍按鈕板上綠色啟動按鈕ＳＢ２，正向接觸器ＫＭ１得電吸合，主（zhǔ）觸點閉合，使車床主軸電機Ｍ１正轉。按（àn）下急停按鈕ＳＢ１，主軸電機停止（zhǐ）；停止主軸，則按紅色急（jí）停按鈕ＳＢ１，ＫＭ１失電釋（shì）放，主軸（zhóu）電機Ｍ１停（tíng）止旋轉.

圖１　ＣＡ６１４０車床主軸啟動控製線路

（２）主（zhǔ）軸的（de）啟停機構（gòu）

車床上主軸的啟停，主要是通過摩擦（cā）雙向（左和右）離合器的離合與主軸電機（jī）進行動力傳遞。離合器的左、右結合或脫開的操縱如圖２所示（shì）［２］。當向前扳動操縱手柄１時，連杆４在聯接件２的順（shùn）時針運動下向後移動（dòng），使曲柄５帶動曲柄軸７順時針轉動。而曲柄軸（zhóu）和齒扇７是一體部件，使得齒扇７順時針轉動。借（jiè）助杠杆作用，使得左離合器摩擦片壓緊，主軸正傳。由於左（zuǒ）離（lí）合器摩擦片多（duō），傳遞轉矩較大（dà），通常用於切削加工。反之，當向後（hòu）扳動操縱手柄１時，右離合器壓緊，主軸反轉。當操縱手柄１處（chù）於中間位置時，離合器脫開，主軸停止轉動。

圖２　ＣＡ６１４０車床正反轉操縱（zòng）機構

２.機（jī）－電聯控的工作過（guò）程分析

依據ＣＡ６１４０車床的主軸電機的控製線路和主軸

３.主軸電機的安全控製（zhì）電路

從（cóng）主（zhǔ）軸安全正、反轉以及停（tíng）轉的工作過程分析，設計了如圖３所示的主軸電機安全（quán）啟動（dòng）控製（zhì）電路［４］。

圖３　主軸安（ān）全啟動電機控製線路

其控製（zhì）過程是這樣的：按床鞍按鈕板上綠色啟動按鈕ＳＢ２，正向接觸器ＫＭ１得電吸（xī）合，主觸點閉合，使車床（chuáng）主軸電機Ｍ１正轉。接下來，當扳動操縱手柄１時（shí）（如圖２），無論向前還是向後（hòu）（即行（háng）程開關ＳＱ１或ＳＱ２閉合），此（cǐ）時，一種情況是卡盤罩未操作（zuò）到位，行程（chéng）開關ＳＱ３會因（yīn）安全裝置的（de）碰（pèng）觸（未操（cāo）作到位）處於閉合狀態。這樣，延時繼（jì）電器ＫＴ１得電，的啟停機構分析（xī），要想機（jī）－電聯控，實現主軸的安全啟動，考慮到改造成本和（hé）安裝方便，采用（yòng）機床上通（tōng）用的行程開關作為一個機電（diàn）聯控的部件。同時，為了行程開關（guān）在使用過程中（zhōng）接觸靈敏、微動開（kāi）關快速動作且阻力小，通（tōng）過對其技術要求進行對比分（fèn）析，決定采用滾輪式行程（chéng）開關［３］。從主軸電機的主回（huí）路可知，要想控製線路能使主軸電機啟停，就必須使ＫＭ１得電或失電。此（cǐ）外，要實現主軸的旋轉安全，必須在主軸卡盤端設置一個（gè）安全裝置（zhì），檢查其是（shì）否操作到位的行（háng）程開關（ＳＱ３）。同時，在安全裝置未操作到位時，主軸的啟（qǐ）停（tíng）機構不能將（jiāng）主（zhǔ）軸旋轉起（qǐ）來，那就必（bì）須在主軸啟停機構中設置行程開關。考慮主（zhǔ）軸正、反轉情況，需設立（lì）２個（gè）並聯的行程開關（ＳＱ１、ＳＱ２）對應控製。綜合以上這些工況可知，要想（xiǎng）實現主軸啟動的機－電聯控，其基本的（de）工作過（guò）程如下：

延時開關ＫＴ１延時打開，ＫＭ１失電，主軸電機停轉。但延時繼電（diàn）器的延時時間（jiān）須小於主軸啟動（dòng）時間［５］；另一種情況就是卡盤罩操作到（dào）位，行程開關ＳＱ３打開，扳動操縱手柄１（如圖２），行程開關ＳＱ１或ＳＱ２閉合，ＫＴ１失電，延時（shí）開關ＫＴ１常（cháng）閉（bì），ＫＭ１開關自鎖，保證ＫＭ１得（dé）電，主軸電機正轉，主軸安全回轉。此外，急停按鈕（niǔ）ＳＢ１能及時使主軸（zhóu）電機停止。

４.主軸安全啟動機構的結（jié）構與使用過程（chéng）

根據夾具設計規範（fàn）［６］，設計了一套適合主軸機－電聯控的輔助裝置，結（jié）構如圖４、圖５所（suǒ）示。下麵結（jié）合裝置簡圖來具體說明其使用過程與功能。

圖４　卡盤罩裝（zhuāng）置

圖５　操（cāo）縱機（jī）構裝置

（１）卡盤罩裝置

如圖４所示，先將定位盤６按照裝配圖要求，用（yòng）螺釘５聯接於床頭箱７上。定（dìng）位盤６上的螺釘孔預製，在床頭箱７上的安裝位置按照定（dìng）位盤６上聯接孔孔位配做。將定位銷軸４放入卡盤（pán）罩１的旋轉中心，如圖４中定位銷軸４所在位置。接著將定位（wèi）銷軸４的螺紋（wén）端擰入（rù）定位盤６上的定位內螺紋中。需要注意的是，定位銷（xiāo）軸４的非螺紋端要留卡盤罩１的定位台（tái）階（jiē），以防卡盤（pán）罩１脫落，且保（bǎo）證卡盤罩１在把手８的手動旋轉下，靈活自如。同時，在卡盤罩１使用時，為了防止作者將卡盤（pán）扳手遺落在卡盤上（shàng），特在卡盤罩上（shàng）進（jìn）行了一個“防呆” 設計（jì）。即未（wèi）取卡盤扳手２時，卡（kǎ）盤罩１不能合上，以提醒（xǐng）操作者，保證操作的規（guī）範性。卡盤罩１防護時（shí），內側是通過弧形麵搭在卡盤內側軸圓弧（hú）麵上，既起支撐作用，又對卡盤罩１起著防軸向移動的作用。行程開關（guān）３（ＳＱ３）通（tōng）過支架安裝在床頭箱內側，安裝前（qián）要與卡盤罩１進（jìn）行位置配合調（diào）試，確保卡盤罩１打開時行程開關３起控製作用。需要注（zhù）意的是，在抬起或（huò）放落（luò）卡盤（pán）罩１時，不（bú）可慣性過（guò）大。否則易損壞（huài）內側弧形麵，或壓壞（huài）行程開關（guān）３。

（２）操作機構裝置

設計操作機構裝置主要是防止卡盤罩未防護時，通過行程開關ＳＱ１或ＳＱ２的閉合切斷（duàn）主軸電機。操縱機（jī）構裝置如圖５所示。將抱（bào）箍３、銅片（piàn）５按圖示位（wèi）置定位好後，通過螺釘聯接（jiē）抱緊於曲柄軸４上，與曲柄軸形成一體。在銅片５的兩（liǎng）側安置行程開關ＳＱ１和ＳＱ２，扳動操縱手柄前、後，確保左、右（yòu）接觸良好。此外，要保證銅片（piàn）的接觸剛性，銅片必須具備一定厚（hòu）度，至少３ｍｍ。

５.結束語

對某院實訓車間的ＣＡ６１４０車床進行改造，經過幾個月的實際使用，改造後的車床完全達到了車床在５Ｓ安全規（guī）範方麵的要求（qiú），效果（guǒ）良好（hǎo）。由此可（kě）見，通（tōng）過對ＣＡ６１４０車床主軸安全啟（qǐ）動改造，既完善了車床的功能，又提高了車床運行的穩定性和安全性，降低（dī）了設備的事故率，讓操作者形成良好的車床使用習慣，保障了操（cāo）作者（zhě）的人身安全。同（tóng）時，對企業的（de）設備安全也有一定的（de）價值。

參考文（wén）獻：

［１］ＣＡ係（xì）列臥式車（chē）床使用說明書（電（diàn）氣部分）［Ｍ］．沈陽：沈陽第一機床廠，２００５．

［２］賈亞洲．金屬切削機床概論［Ｍ］．北京：機（jī）械工業出版社（shè），１９９８．

［３］菲（fēi）舍爾．簡明機械手冊［Ｍ］．雲忠（zhōng），楊放瓊，譯．長沙：湖南科學技術（shù）出版社，２００９．

［４］史健芳，陳惠英，李鳳蓮，等（děng）．電路分析基礎［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０１２．

［５］齊占慶．機床電氣控製技術［Ｍ］．北京：機械工（gōng）業出版社，２０００．

［６］陶崇德，葛鴻翰．機床夾具設計［Ｍ］．上海：上海科（kē）學技術出版社，１９８９．

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