ＣＡ６１４０ 車床主軸安全啟動的改（gǎi）進（jìn）與實踐
2016-10-10 來源（yuán）：無錫科技職業學院（yuàn）中德（dé）機電學院 作（zuò）者：崔業軍
摘要（yào）： 分析ＣＡ６１４０ 車床的主軸啟動控製結構， 設計一（yī）種主軸安（ān）全啟動的控製電（diàn）路和輔（fǔ）助結構（gòu）裝置（zhì）， 並闡述了機電聯控的方法與實踐條件， 消除了車床（chuáng）主軸啟動過程中的安全隱患， 提（tí）高了車床操作的安全係數。
關鍵詞： 車床主軸； 安全啟（qǐ）動（dòng）
車床是機床的一種， 在（zài）機械加工行業中車床被認為是所有設備的工作“母機”。通常情（qíng）況下， 在機械製（zhì）造企業中（zhōng）， 車床占機床總數（shù）的３０％ ～５０％。車削（xuē）也是機械製造業中最基本、最常用的加工方法。因（yīn）此，在生產中（zhōng）堅持貫徹執（zhí）行《中華人民共和（hé）國安全生產法》， 精心（xīn）操（cāo）作， 嚴格按（àn）車床操（cāo）作規程作業（yè）， 既能保障生產工人和車床（chuáng）的安全， 同時， 也是企業科學管理的一項十分重要的（de）手段。以我（wǒ）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）勞等原因， 往往在車床操作時， 會因個人原（yuán）因疏忽遺漏了常講的車床（chuáng）安全操作規程中的要點， 這其中以主軸的安全啟動尤為重（chóng）要。
主軸作為車床的主運動部件， 與卡盤連（lián）接（jiē）於一體。通過卡盤定位裝夾工件， 並帶動工件（jiàn）隨車床主軸一（yī）起旋轉（zhuǎn）， 實現車床的主運動。在（zài）車床的主運動（dòng）鏈中， 其（qí）首端是車（chē）床主軸電機， 主軸電機與主（zhǔ）軸之間的變速和變向（xiàng）是由不同齒數的齒輪齧合和離合器的離合（hé）實（shí）現。由此可見， 控製主（zhǔ）軸電機的（de）啟停與（yǔ）離合器的離合可以有效地避免主軸啟動時的操作安全隱患。在車床的安全操作規程中（zhōng）重點強調： 在車床進行車削（xuē）時， 嚴禁物體與機床的旋轉部件（jiàn）接觸。那麽， 要保證主軸的安全旋轉啟動， 一定要做好與主軸連接卡盤的防護。同時， 安裝工件時切不（bú）可（kě）將卡盤扳手遺落在卡盤上， 工（gōng）件夾緊無誤後， 方可啟動主（zhǔ）軸。但有時， 如何（hé）提醒操作者（zhě）操作失誤或者避免不安全的操作規範， 除了常規的安（ān）全操作規程培訓外， 還要對主軸上卡盤端（duān）進行安全防護的（de）設計（jì）。正是（shì）基於ＣＡ６１４０ 車床主軸安全啟動的要求， 作者進行了其機電聯控的（de）主軸安全啟（qǐ）動的裝置設計。
１.主軸電機的控製電路與主軸啟停機構分（fèn）析
（１） 主軸電機的控製（zhì）電路
查閱ＣＡ６１４０ 車床（chuáng）的電氣圖冊， 可知其主軸電機的啟停控（kòng）製線路如圖１ 所示［１］ 。啟動主（zhǔ）軸， 首先打開電箱門， 接通空氣開關ＱＦ０、ＱＦ１。其（qí）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， 使車床主軸電機Ｍ１ 正轉。按下急停按鈕（niǔ）ＳＢ１， 主軸電機停止； 停止主軸， 則按紅色急（jí）停按鈕ＳＢ１， ＫＭ１ 失電釋放， 主軸電機Ｍ１ 停止旋轉.
圖１ ＣＡ６１４０ 車床主（zhǔ）軸啟動控製線路（lù）
（２） 主軸的啟停機構
車床上主軸（zhóu）的啟停， 主要是通過摩擦雙向（xiàng）（左和右） 離合器的離合與主軸電機進行動力傳遞。離（lí）合（hé）器（qì）的左、右結合（hé）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（zài）聯接件２ 的順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。而曲柄軸和齒扇７ 是一（yī）體部件， 使得齒扇７ 順（shùn）時針轉（zhuǎn）動。借助杠杆作用， 使得左（zuǒ）離合器摩擦（cā）片壓緊， 主軸正傳。由於左離（lí）合器摩（mó）擦片多， 傳遞轉矩較大， 通常用於切削加工（gōng）。反之（zhī）， 當向後扳動操縱手柄１ 時（shí）， 右離合器壓緊， 主軸反轉。當操縱手（shǒu）柄１ 處於中間位置（zhì）時， 離合器脫開， 主軸停止轉動。
圖２ ＣＡ６１４０ 車床正反轉（zhuǎn）操縱機構
２.機－電聯控的工作過程分析
依據ＣＡ６１４０ 車床（chuáng）的主軸電機的控製線路和主軸
３.主軸電機的安全控製電路
從（cóng）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（shì）的主軸電機安（ān）全啟動控製電路［４］ 。
圖３ 主軸安全啟動電機控（kòng）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 得電吸合， 主觸（chù）點（diǎn）閉合，使車床主軸電機Ｍ１ 正轉（zhuǎn）。接下來， 當扳動操縱手柄１ 時（如圖２）， 無論（lùn）向前還是向後（即行程開關ＳＱ１ 或ＳＱ２ 閉（bì）合）， 此時， 一種情況（kuàng）是卡盤罩未操作到位， 行程開關ＳＱ３ 會因安全裝置的碰觸（未操作到位） 處於閉合狀態。這樣， 延時（shí）繼電器（qì）ＫＴ１ 得電，的啟停機構分（fèn）析， 要想機－電聯控， 實現主軸（zhóu）的安（ān）全啟動， 考慮到改（gǎi）造成本（běn）和安（ān）裝方便， 采（cǎi）用機床上通用的（de）行程開關作為一個機電聯控的部件。同（tóng）時， 為了（le）行程開關在使用過程中接觸靈敏、微動開關快速動作且阻力小， 通過對其技術要求進行對比分析， 決定采用滾輪（lún）式行程開關（guān）［３］ 。從主軸電機的主回路可知（zhī）， 要想控製線路能使（shǐ）主軸電機啟停， 就必須使ＫＭ１ 得電（diàn）或失電。此外， 要實現主（zhǔ）軸的旋轉安全， 必須在主軸卡盤端設置一個安全裝置， 檢查其是否（fǒu）操作到位（wèi）的行程開關（guān）（ＳＱ３）。同時， 在安全裝置未操作（zuò）到位時， 主軸的啟停機構不能將主軸旋轉起來， 那就必須在主軸啟停機構中設置行程開關。考慮（lǜ）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（yǐ）上這些工況可知， 要想實現主（zhǔ）軸啟（qǐ）動的機－電聯控， 其基本的工作過程如下：
延（yán）時開關ＫＴ１ 延時打（dǎ）開， ＫＭ１ 失電， 主軸電機（jī）停（tíng）轉。但延時（shí）繼電器的延時時間須小於主軸啟動時間［５］ ； 另一種情況就是卡盤罩操作到位， 行程開關ＳＱ３ 打（dǎ）開，扳動操縱手柄１ （如圖２）， 行程開關ＳＱ１ 或ＳＱ２ 閉合， ＫＴ１ 失（shī）電， 延（yán）時開關ＫＴ１ 常閉， ＫＭ１ 開關自鎖（suǒ），保證ＫＭ１ 得電， 主軸電機正轉， 主軸安全回轉。此外， 急停按（àn）鈕ＳＢ１ 能及（jí）時使主軸電機停止。
４.主軸安全啟（qǐ）動機構的（de）結構與使用過程
根據（jù）夾具設計（jì）規範［６］ ， 設計了一套（tào）適合主軸機－電聯控的輔助裝置， 結構如圖４、圖５ 所示。下麵結合裝置簡圖來（lái）具體說明其使用過程與功能。
圖（tú）４ 卡盤罩裝置
圖５ 操縱機構裝置
（１） 卡盤罩裝（zhuāng）置
如圖４ 所示， 先將定位盤６ 按照裝配圖要求（qiú）， 用螺釘（dìng）５ 聯接於床頭箱７ 上。定位（wèi）盤６ 上的螺釘孔預製， 在床頭箱７ 上的安裝位置（zhì）按照（zhào）定位盤６ 上（shàng）聯接孔孔（kǒng）位（wèi）配做。將定（dìng）位銷軸４ 放入卡盤罩１ 的旋轉中心， 如圖４中定位（wèi）銷軸４ 所在（zài）位置。接（jiē）著將（jiāng）定位銷軸４ 的螺紋（wén）端（duān）擰入定位盤６ 上的定位內螺紋中。需要注意的是， 定位銷軸４ 的非螺紋端要留卡盤罩１ 的定位台階， 以防卡盤罩１ 脫落， 且保證卡盤罩１ 在把手８ 的手動旋（xuán）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扳手遺落在卡盤上， 特在卡盤罩上進行了（le）一（yī）個“防呆” 設計。即未取卡盤扳手２ 時， 卡盤罩１ 不能合上， 以提醒操作（zuò）者（zhě）， 保證操作的規範性。卡盤罩１ 防護時， 內側是通過弧形麵搭（dā）在卡盤內側軸圓弧麵上， 既起（qǐ）支撐作用， 又對卡盤罩１ 起著防軸向移動的作用（yòng）。行程開關３ （ＳＱ３） 通（tōng）過（guò）支架安裝在床（chuáng）頭箱內側（cè）， 安裝前要與卡盤罩１ 進行位置配合調試， 確保卡盤罩（zhào）１ 打開時行程開關３ 起控製作（zuò）用。需要注意的是， 在抬起（qǐ）或放落卡盤罩１ 時， 不可慣性（xìng）過大。否則易損壞內側弧形麵， 或壓壞行程開關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（hù）時，通過（guò）行程開關ＳＱ１ 或ＳＱ２ 的閉合切斷（duàn）主軸電機。操縱機構裝置如圖５ 所示。將抱箍３、銅片５ 按圖示位置定位好後， 通過螺釘聯接抱緊於曲柄軸４ 上， 與曲柄軸形成一體。在銅片５ 的兩側安置行程開（kāi）關ＳＱ１ 和ＳＱ２， 扳動操縱手柄前、後， 確保左、右接（jiē）觸良好。此外（wài）， 要保（bǎo）證銅（tóng）片的接觸剛性（xìng）， 銅片必（bì）須具備一定厚度， 至少３ ｍｍ。
５.結束語
對某院實訓車間的ＣＡ６１４０ 車床進行改造， 經過（guò）幾個月的實際使用， 改造後（hòu）的車床完全達（dá）到了車床在５Ｓ 安全（quán）規範方麵的要求， 效果良好。由（yóu）此可見， 通過對ＣＡ６１４０ 車（chē）床主軸安（ān）全啟動改造， 既完善了車床的功能， 又提高了車床運行的穩（wěn）定性和安全性， 降低了設備的事故（gù）率， 讓操作者形成良好的（de）車（chē）床使用習慣， 保障了（le）操（cāo）作者的（de）人身安全。同時， 對企業的設備（bèi）安全也有一定的價值。
參考文獻（xiàn）：
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［５］ 齊占慶．機床電氣控製技術［Ｍ］．北京：機（jī）械（xiè）工業出版社，２０００．
［６］ 陶崇德，葛鴻翰．機床夾具（jù）設計［Ｍ］．上海：上海科學技術出版（bǎn）社，１９８９．
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