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ＣＡ６１４０車床主軸安全啟（qǐ）動（dòng）的改進與實踐

2016-10-10 來（lái）源：無錫科技職業學院（yuàn）中德機電學院作者：崔業軍

摘要：分析ＣＡ６１４０車床的主軸啟動控（kòng）製結構，設計一種主軸安全啟動的控製電路和輔助結構裝置，並闡述了機電聯控的方法與實（shí）踐條件，消除了車床主軸啟動過程中的安全隱患，提高了車床操作的安全係數。

關鍵詞：車床主（zhǔ）軸；安全（quán）啟動

車床是機床的一種，在機械（xiè）加工行業中車床被（bèi）認為是所有設備的工作“母機”。通常情況下，在機械製造企業中，車床占機床總數的３０％～５０％。車削也是機械製造業中最基（jī）本、最常（cháng）用的加工方法。因此，在生產中堅持貫徹執行《中華人（rén）民（mín）共和國安全生產法》，精心（xīn）操作，嚴格按車床操作規程作業，既（jì）能保障生產工（gōng）人和車床的安全，同時，也是企業科學（xué）管理的一項（xiàng）十分重（chóng）要的手段。以我國自行設計的ＣＡ６１４０型臥式車床為例，對於初學者、操作不熟練者以及疲（pí）勞等（děng）原因，往往在車床操作時，會因個人原因疏忽遺漏了（le）常講的車床安全操作規程中的（de）要（yào）點，這其（qí）中以主（zhǔ）軸的安（ān）全啟動尤為重要。

主軸作為車床的主運動部件，與卡（kǎ）盤連接於一體（tǐ）。通過卡盤定（dìng）位裝夾工件，並帶（dài）動工件隨車床主軸一起旋轉，實現車床（chuáng）的主運動。在車床的主運動鏈中，其首端是車床主軸（zhóu）電機，主軸電機與主（zhǔ）軸之間（jiān）的變速和變向（xiàng）是由不同齒數的齒輪齧合和離合器（qì）的離合實現。由此可見，控製主軸電（diàn）機（jī）的啟停（tíng）與離合器的離（lí）合可以有效地避免主（zhǔ）軸（zhóu）啟動時的操作安全（quán）隱患。在車床的安全操作規程中重點強調：在（zài）車床進行車削時，嚴禁物體與機床的旋轉部件接觸（chù）。那麽，要保證主（zhǔ）軸的安全旋（xuán）轉啟動，一定要做好與主軸連接卡盤的（de）防護。同時，安裝工件時切不可將卡（kǎ）盤扳手遺落在卡盤上，工件夾緊無誤後，方（fāng）可啟動主軸。但有時，如何提醒操作者操作失誤或者避免不安全的操作規範，除了常規的安全操作規程培（péi）訓外，還要對主（zhǔ）軸上卡盤端進行安（ān）全防（fáng）護的設計。正是基於ＣＡ６１４０車床主軸安全（quán）啟動（dòng）的要求，作者進行了其機電聯（lián）控的主軸安全啟動的裝置設計。

１.主軸電機的（de）控（kòng）製電路與主軸啟停機構分析

（１）主軸電機（jī）的控製電路

查閱ＣＡ６１４０車床的（de）電氣圖冊（cè），可知其主軸電機的啟（qǐ）停控（kòng）製線路如圖１所示［１］。啟動主（zhǔ）軸，首（shǒu）先打開電箱門，接通空氣開關ＱＦ０、ＱＦ１。其次，按床鞍按鈕板上綠色啟動按（àn）鈕ＳＢ２，正向接觸器ＫＭ１得電吸合，主觸點閉合，使車（chē）床主軸電機Ｍ１正（zhèng）轉。按下急停按鈕ＳＢ１，主軸（zhóu）電機停止；停止主軸，則按紅色急停按鈕ＳＢ１，ＫＭ１失電釋放，主軸電機Ｍ１停止旋轉.

圖１　ＣＡ６１４０車床主軸啟動控製線路（lù）

（２）主軸的啟（qǐ）停機構

車床上主（zhǔ）軸的啟停，主要（yào）是通過摩擦雙向（左和右）離合器的離合與主軸電機進行（háng）動力傳（chuán）遞。離（lí）合器的左、右結合或脫開的操縱如（rú）圖２所示［２］。當向前扳動操縱手柄（bǐng）１時，連（lián）杆４在聯接件２的順時針運動（dòng）下向後移動，使曲柄５帶動曲（qǔ）柄軸７順時針轉動。而曲柄軸和齒（chǐ）扇７是（shì）一體（tǐ）部（bù）件，使得齒扇７順時針轉動。借助杠杆作用，使得（dé）左（zuǒ）離合器（qì）摩擦片壓緊（jǐn），主軸正傳（chuán）。由於左（zuǒ）離合器摩擦片多，傳遞轉矩較大，通常用於切削加工。反之，當向後扳動操（cāo）縱手柄１時，右離合器壓緊，主軸反（fǎn）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（zhèng）反轉（zhuǎn）操縱（zòng）機構

２.機－電聯（lián）控的（de）工作過程分析（xī）

依據ＣＡ６１４０車床的主（zhǔ）軸電機的控製（zhì）線路和主軸

３.主軸電機的安全（quán）控製電路

從主軸安全正、反轉以及停轉的工作（zuò）過程分析，設計了如圖３所示的主軸電機安全啟動控製電路（lù）［４］。

圖３　主軸（zhóu）安全啟動電機控製（zhì）線路

其控製過程是這樣的：按床鞍按鈕板（bǎn）上綠色啟動按鈕ＳＢ２，正向接觸器ＫＭ１得電吸合，主觸點閉合，使（shǐ）車床主軸電機Ｍ１正轉。接下來，當扳動操縱手柄１時（如圖２），無論向前還（hái）是向後（即行程開關ＳＱ１或ＳＱ２閉合），此時，一種情況是卡盤罩未操作到位，行程（chéng）開關ＳＱ３會因安全裝置的碰觸（未操作到位）處於閉（bì）合狀態。這樣，延時繼電器ＫＴ１得電，的啟停機構分析，要想機－電（diàn）聯控，實現主軸（zhóu）的安全（quán）啟動，考慮到改造成本和安裝方便，采用機床上通用的行程開（kāi）關作為一個機電聯控的部件。同時，為了行程開關在使用過程中接觸靈敏、微動開關快速動作且（qiě）阻（zǔ）力小，通過對其技術要求進行對比分析，決定采用滾（gǔn）輪式行程（chéng）開關［３］。從主（zhǔ）軸電機的主回路可知，要想控製線路能使（shǐ）主軸電機（jī）啟停，就必須使ＫＭ１得電或失電。此外，要實現主軸的旋轉（zhuǎn）安全，必須在主軸卡盤端設置一個安全裝置，檢查其是否操作到位的行程開關（ＳＱ３）。同（tóng）時，在安全（quán）裝置未操作到位時（shí），主軸的啟停機構不能將主軸旋轉起來，那就必須在（zài）主軸啟停機構中設置行程（chéng）開關。考慮主軸正、反轉情況，需設立２個並聯的行程開關（ＳＱ１、ＳＱ２）對應控製。綜合以上這些工況可知，要想（xiǎng）實（shí）現主軸啟動的（de）機－電聯控，其基本的工作過程如下：

延時開關ＫＴ１延時打開，ＫＭ１失（shī）電，主軸電機停轉。但延時繼電器的（de）延時時間須小於主軸啟動時間［５］；另一種情況就是卡盤（pán）罩操作到（dào）位，行程開關（guān）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，延時開關ＫＴ１常閉（bì），ＫＭ１開關自鎖，保證ＫＭ１得電，主軸（zhóu）電機正轉，主軸安全回轉。此外，急停按鈕ＳＢ１能及時使主軸電機（jī）停止（zhǐ）。

４.主軸安全啟動（dòng）機構的結構與使用過程

根據夾（jiá）具設計規範［６］，設計了（le）一套適合主軸機－電聯控（kòng）的輔助（zhù）裝置，結構如圖４、圖５所（suǒ）示（shì）。下麵（miàn）結合裝置簡圖來具體說明其（qí）使用過程與功能。

圖４　卡盤罩裝置

圖（tú）５　操縱機構裝置

（１）卡盤罩裝置

如圖４所示（shì），先將定位盤６按照裝配圖要求，用螺釘５聯（lián）接於床頭箱７上。定位盤６上的螺釘孔預製，在床頭箱７上的安裝位置按照定位盤６上聯接孔孔（kǒng）位（wèi）配（pèi）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（xiāo）軸４所在位置。接著將定位銷軸４的螺紋端擰入定位盤６上的定位內螺紋中。需要注意（yì）的是（shì），定位（wèi）銷軸４的非螺紋（wén）端要留（liú）卡盤罩１的定位台階，以防卡盤罩１脫落，且（qiě）保證卡盤罩１在把手８的手動旋（xuán）轉下，靈活自（zì）如。同時，在卡盤罩１使用時，為了防止作（zuò）者將卡盤扳手遺落在卡盤上，特在卡盤罩上（shàng）進（jìn）行了一個“防呆” 設計。即（jí）未取卡盤扳手２時，卡盤罩１不能合上，以提醒操作者，保證操作的規範性。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麵上，既起支撐作用（yòng），又對（duì）卡盤罩１起著防軸向移動的作用。行程（chéng）開關３（ＳＱ３）通過支架安裝在床頭箱內側，安裝前（qián）要與卡（kǎ）盤罩１進行位置配合調（diào）試，確保卡盤罩（zhào）１打開時（shí）行程開關３起控製作用。需要注意的是，在（zài）抬起或放落卡盤罩１時（shí），不可慣性過大。否則易損壞（huài）內側（cè）弧（hú）形麵，或壓壞行程開關３。

（２）操作機構裝（zhuāng）置

設計操（cāo）作機構裝置主要是防止卡盤罩未（wèi）防護時，通過（guò）行程開關ＳＱ１或（huò）ＳＱ２的閉合（hé）切斷主軸電機。操縱機（jī）構裝置如（rú）圖５所示。將抱箍（gū）３、銅片５按圖示位置定位好（hǎo）後（hòu），通過螺釘（dìng）聯接抱緊（jǐn）於曲柄軸４上，與曲柄軸形成一體。在銅片５的兩側安置行（háng）程開關ＳＱ１和（hé）ＳＱ２，扳動操縱手柄前、後，確保左、右接觸（chù）良好。此外，要保證銅（tóng）片的接觸剛性，銅片必須具備一定厚度，至少３ｍｍ。

５.結束語

對某院實（shí）訓車間的ＣＡ６１４０車床進行改造，經過幾個（gè）月（yuè）的實（shí）際使用，改造後的車床完全達到了車（chē）床（chuáng）在５Ｓ安全規範方麵的要求，效（xiào）果良好。由此可見，通過對ＣＡ６１４０車床（chuáng）主軸安全啟動改（gǎi）造，既（jì）完善了車床的功能，又提高了車床運行的穩定性和安全性，降低了設備（bèi）的事故率，讓操作者形成良好的車床使用習慣，保障了操作者的人身安全（quán）。同時，對企業的設備安全也（yě）有一（yī）定的價值。

參考文獻：

［１］ＣＡ係列臥式（shì）車床使用說明書（電氣部分）［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：機械工業出版社，１９９８．

［３］菲舍爾．簡明機械手冊［Ｍ］．雲忠，楊放瓊，譯．長沙：湖南科學技術出版（bǎn）社，２００９．

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

［５］齊（qí）占慶．機床電氣控製技術［Ｍ］．北（běi）京：機械工業出版社，２０００．

［６］陶（táo）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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