蓋立武 王 成 吳婷婷 趙 亮

(①蘇州市職業(yè)大學機電工程系，江蘇蘇州 215104;②蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院機電系，江蘇蘇州 215104)

車床分為普通車床和數(shù)控車床，是機械制造業(yè)中一種非常重要的設備，大約占機床總數(shù)的30% ～40%。機械制造業(yè)在利用車床加工作業(yè)時，機械傷害事故時有發(fā)生，所以在車床加工業(yè)中強化安全教育，加強安全管理的同時，提高車床自身的安全保護功能變得日益迫切起來［1］。

車削加工中發(fā)生大的安全事故主要有3種情況:(1)卡盤扳手未取下啟動機床，致使卡盤扳手飛出傷人;(2)溜板箱撞擊卡盤引起過載破壞;(3)溜板箱撞擊尾座引起過載破壞。對于第一種情況已有不少技術人員設計了各種形式的安全開關予以較好的解決，能有效避免此類事故的發(fā)生［2－3］。對于后面兩種情況雖也有技術人員設計了溜板箱防撞裝置，在車床防撞裝置的發(fā)展上取得了一些成果，但他們所設計的防撞裝置只是針對某一特定情況的，當加工條件改變時，防撞裝置將失去作用，因此設計存在著一定的局限性。在此主要針對后面兩種情況，并結合原有的溜板箱防撞裝置已取得的技術成果，提出新的改進設計。

1 溜板箱防撞裝置研究現(xiàn)狀及分析

車床溜板箱防撞裝置在長期的研究和發(fā)展中，形成了2種主要的技術成果。一種是以純機械裝置組成的，另一種是以機械和電器元件相結合的裝置。純機械的防撞裝置由于維護調(diào)整困難，且僅能使用在普通車床上，使用范圍受到限制，逐漸被淘汰［4］。以機械和電器元件相結合的防撞裝置由于造價便宜、維護調(diào)整便利，廣泛應用在數(shù)控車床上和經(jīng)過安全改造的普通車床上。

1.1 結構組成

在現(xiàn)有的普通車床或數(shù)控車床的溜板箱防撞裝置中，設計者大都采用如圖1所示的方案。

在車床的溜板箱下安裝行程開關1和2，在導軌面下面安裝一根導向桿5，在上面固定好擋塊3和4，調(diào)整好擋塊4的位置，使卡盤處于保護范圍以內(nèi)，當溜板箱向卡盤方向運動時，在刀架接近卡盤時，行程開關2碰上擋塊4，機床進給系統(tǒng)斷電，溜板箱停止運動，從而能避免刀架撞擊卡盤事故的發(fā)生。同理溜板箱向尾座方向運動，當行程開關1碰到擋塊3時機床進給系統(tǒng)的電路將斷電，從而避免溜板箱和尾座發(fā)生碰撞的事故［5－6］。

1.2 問題分析

上述防撞裝置能較好預防刀架撞擊卡盤的事故，但在防止溜板箱撞擊尾座的設計上存在一定的局限性。這是因為此防撞裝置的設計上是假想尾座在加工過程中固定在某一特定的位置上，防撞裝置也僅考慮防止溜板箱體和尾座在縱向上的碰撞。因此其在使用中存在著一定的局限性，在下列情況下保護性將喪失。

情況一:當要鉆孔或用一夾一頂?shù)姆绞綂A持工件時，把尾座前移到如圖2所示位置。此時防撞裝置就喪失了對尾座的保護作用，必須重新調(diào)整擋塊3的位置才能起到防護作用。但有時操作者麻痹大意，這時如誤操作就有可能發(fā)生溜板箱和尾座相撞的事故。

情況二:如圖3所示，當使用車床車削端面，或用鏜孔刀車削完內(nèi)孔后橫向退刀，溜板箱在圖示位置橫向運動時，普通車床的小滑板或數(shù)控車床的刀架電動機在誤操作下就有可能撞到尾座上，而上述的防撞裝置就沒有考慮到這種情況。

情況三:如圖4所示，當在車床上車削內(nèi)螺紋或鏜孔時，普通車床的小滑板(或數(shù)控車床的刀架電動機)常常移動到圖示所在位置，在此位置上小滑板(或刀架電動機)在縱向上與尾座重合。當溜板箱向尾座方向運動時，在誤操作下小滑板或刀架電動機就有和尾座相撞的可能。

情況四:由于數(shù)控車床加工的過程是由程序控制的，當使用傳統(tǒng)的防撞裝置，在編程之前，編程人員就必須對溜板箱的運動軌跡做精確的計算，防止加工時溜板箱和尾座相撞。當使用一夾一頂?shù)膴A持方式時，這種計算就變得愈加困難。如編程人員計算疏忽就有可能發(fā)生溜板箱撞擊尾座的事故。

2 方案設計

根據(jù)上述車床溜板箱防撞裝置已取得的技術成果和問題分析，設計一套更加合理的車床防撞裝置，可以使尾座在導軌的任何位置都能有效防止溜板箱撞擊尾座事故的發(fā)生，提高車削加工過程中的安全性。方案設計如圖5所示。

行程開關5設置在溜板箱的底面左側，調(diào)整好擋塊6使卡盤處于安全保護范圍內(nèi)，當溜板箱向左運動，刀架接近卡盤時行程開關5碰上擋塊6，機床進給系統(tǒng)斷電，溜板箱運動停下，從而防止刀架撞擊卡盤的事故發(fā)生。把行程開關1安放在溜板箱體上，行程開關2安放在普通車床小滑板(或數(shù)控車床刀架電動機)的右端，行程開關3和4分別安放在普通車床小滑板(或數(shù)控車床刀架電動機)的前后兩側。把整個尾座當作擋塊，當行程開關碰到尾座時機床進給系統(tǒng)斷電，這樣不論尾座移動到任何位置都能有效避免撞擊事故發(fā)生。

3 方案的具體實施

改進后的車床溜板箱防撞裝置既可應用在普通車床上也可應用在數(shù)控車床上，實現(xiàn)形式基本相同?，F(xiàn)以普通車床為例來說明實現(xiàn)的具體過程。防撞裝置在實際應用中為了減少改造電路中間環(huán)節(jié)的影響，在這里采用在機床原有的控制電路上增加連接線的辦法來實現(xiàn)。即把行程開關1、2、3、4、5串接在溜板箱的開關電路上。行程開關處于常閉狀態(tài)，當行程開關與尾座或擋塊碰撞時機床進給系統(tǒng)發(fā)生斷路，溜板箱運動停下來，從而避免溜板箱與尾座或卡盤的碰撞。機床工作中由于使用切削液溜板箱較潮濕，為了防止影響元器件的工作性能應選擇防水型行程開關，在線的接頭處使用防水絕緣膠帶加以保護。在連接線的外殼上裝上防護管以增強連接線的強度。為了防止切屑等對連接線的傷害，連接線應盡量固定在溜板箱的底部和溜板箱的側面上。溜板箱下面靠近左側面的行程開關采用滾輪式的，這種行程開關既能起到防護作用，當用手輪搖動溜板箱越過擋塊時，行程開關也能自動復位，而不會損壞自身。其他的行程開關由于是以尾座為擋塊的，為安裝方便和動作的可靠性，采用的是按鈕式行程開關。改造后的溜板箱防撞裝置見圖6所示。

4 結語

所設計的車床溜板箱防撞裝置，繼承了原有溜板箱防撞裝置的優(yōu)點，在溜板箱的左側面設置了一個滾輪式行程開關，通過合理設置擋塊能有效防止刀架撞擊卡盤事故的發(fā)生。另外4個按鈕式行程開關分別設置在小滑板和溜板箱體的右側面上，把尾座當做擋塊。當行程開關的觸點與尾座體接觸時，機床的進給系統(tǒng)電路斷電，可有效地防止溜板箱與尾座相撞的事故發(fā)生，這種防撞裝置具有“動態(tài)”的保護功能，不管尾座在導軌上移動到何處，只要防撞裝置的電器元件不損壞，均能起到保護作用。這種以尾座為擋塊的車床防撞裝置是一種全新的設計理念，大大提高了車床加工過程中的安全性，較以前的防撞裝置相比安全防護范圍擴大了，調(diào)整時間縮短了。此項技術成果已申請實用新型專利，并已授權，授權號:201220090032.1。

［1］蓋立武，朱學超，張又平.數(shù)控車床實踐教學安全體系的構建與實施［J］.實驗室研究與探索，2007(8):145 －147.

［2］王飛.數(shù)控機床超程保護的幾種方式［J］.機床與液壓，2011(9):122－123.

［3］孫有亮，顏景潤.實習用車床的安全裝置設計［J］.機械設計與研究，2009(10):114－116.

［4］顧維邦.金屬切削機床概論［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005:21－57.

［5］杜曉林，文永華.在普通車床上增設縱向自動進給安全裝置［J］.機床與液壓，2006(11):246－248.

［6］王勇.普通車床縱向自動進給安全裝置的研究與應用［J］.機械，2011(4):60－62.