吳波 何康 胡學(xué)青

摘要：對(duì)普通車床最典型的安全問題闡述并加以分析.以我校C6140A車床為例設(shè)計(jì)了一種車床安全裝置，此裝置安裝在掛輪箱上，通過卡盤扳手的插入與拉出對(duì)滾輪式微動(dòng)開關(guān)進(jìn)行通斷控制，微動(dòng)開關(guān)與急?？刂凭€串聯(lián)，從而共同影響主軸電機(jī)線路的通斷.此裝置結(jié)構(gòu)合理，易于規(guī)范操作的培養(yǎng)，杜絕了卡盤扳手安全事故的發(fā)生.此裝置已投入實(shí)際應(yīng)用，效果顯著，適用于各種車床加工場(chǎng)所.

關(guān)鍵詞：普通車床;卡盤扳手;安全保護(hù)裝置

中圖分類號(hào)：TG502.39? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）02-0072-02

普通臥式車床作為“機(jī)械加工之母”，因其價(jià)格便宜、制造工藝靈活、制造范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械加工行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛.[1]在普通車床操作過程中需要手動(dòng)對(duì)各操作手柄進(jìn)行復(fù)雜的更換，要求精神高度集中.但是對(duì)于初學(xué)者，缺少實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)床性能不夠熟悉，再加之普通車床開放性加工特點(diǎn)，普通車床安全問題時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致機(jī)器傷人或機(jī)床設(shè)備損壞.因此對(duì)普通車床設(shè)計(jì)安全裝置具有很強(qiáng)的必要性.[2]

1 問題的提出和分析

由于在車床加工過程中，卡盤位置不僅具有工件的裝卸動(dòng)作，還有刀具與工件的相互作用，完成工件的切削.卡盤位置是整個(gè)車床動(dòng)作的集中點(diǎn)，所以車床的絕大多數(shù)事故的發(fā)生都集中在這個(gè)地方.[3]卡盤扳手作為裝夾工件的附件，由于操作者不當(dāng)操作，極易出現(xiàn)扳手飛出傷人和撞擊導(dǎo)軌的事故.[4]結(jié)合教學(xué)和調(diào)研總結(jié)如下兩種扳手事故類型：

1.1 扳手從機(jī)器上滑落，砸傷或者碰到運(yùn)動(dòng)中的卡盤甩出傷人

這種情況是由于缺乏安全意識(shí)，將卡盤扳手隨手放置在主軸箱上，機(jī)床在工作過程中產(chǎn)生振動(dòng)，卡盤扳手滑落至高速旋轉(zhuǎn)的卡盤上，然后被甩出，造成事故.

1.2 扳手隨卡盤一起運(yùn)動(dòng)，下撞到導(dǎo)軌，甩出傷人

很多初學(xué)者，在工件裝卸完畢以后經(jīng)常忘記取下卡盤扳手，就啟動(dòng)主軸;另一種就是在同一機(jī)床有多人共同操作時(shí)，由于未協(xié)調(diào)溝通好，在裝卸動(dòng)作未完成的情況下，就啟動(dòng)主軸.這種扳手隨卡盤一起運(yùn)動(dòng)直接會(huì)導(dǎo)致扳手下撞至導(dǎo)軌，撞壞導(dǎo)軌、主軸電機(jī)過載燒壞、擠壓到操作者手指、甩出傷人等嚴(yán)重事故.

2 解決方案

造成卡盤扳手傷人情況的主要原因是沒有養(yǎng)成規(guī)范操作的好習(xí)慣：應(yīng)將用完后的扳手等雜物放置到規(guī)定安全區(qū)域;多人操作時(shí)注重協(xié)調(diào)工作，待裝夾完畢主軸方得啟動(dòng).基于以上分析情況，設(shè)計(jì)一種既能規(guī)范卡盤扳手放置位置又能待裝卸動(dòng)作完畢再啟動(dòng)主軸的安全裝置就能夠杜絕卡盤扳手傷人事故的發(fā)生.

卡盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以對(duì)主軸電機(jī)電路通斷進(jìn)行控制就可以預(yù)防卡盤扳手甩出傷人事故.車床本身都會(huì)安裝紅色蘑菇頭狀急停開關(guān)，用于緊急情況下切斷主機(jī)電源，達(dá)到機(jī)床和人身保護(hù)的作用.[5]但是對(duì)于初學(xué)者，遇到事故發(fā)生由于緊張或?qū)C(jī)床不熟悉等緣故，第一反應(yīng)要么是被嚇懵不動(dòng)，要么撒腿就跑.

依照我校馬鞍山機(jī)床廠C6140A車床電氣原理圖圖1，[6]在急停開關(guān)線路上串聯(lián)一個(gè)常斷滾輪式微動(dòng)開關(guān)，固定在掛輪箱正面，通過卡盤扳手的插入和抽出來控制開關(guān)的閉合.急停開關(guān)與微動(dòng)開關(guān)都處于通電狀態(tài)，主軸電機(jī)方能通電工作，反之任意一個(gè)處于斷路狀態(tài)都沒辦法啟動(dòng)主軸.同時(shí)也解決了卡盤扳手亂拿亂放的問題.

3 設(shè)計(jì)原理

3.1 電路部分

改裝后急停控制線路如圖2虛線部分，SA為加裝微動(dòng)開關(guān)，與急停開關(guān)SA1形成串聯(lián)，只有當(dāng)兩個(gè)開關(guān)同時(shí)處于通電狀態(tài)，主軸電機(jī)M1方能通電運(yùn)轉(zhuǎn).

3.2 機(jī)械部分

車床安全裝置如圖3，利用0.8mm厚鐵板通過鈑金焊接工藝完成防塵盒3的制作，上側(cè)鐵板與導(dǎo)套2相互垂直焊接，在防塵盒正面加工兩個(gè)寬度為4mm的矩形孔，上下孔距25mm用于調(diào)節(jié)和固定微動(dòng)開關(guān)4，通過接線端S1和S2與急停控制線連接.工作過程為：卡盤扳手1完成卡盤裝卸任務(wù)以后，以導(dǎo)套2作為導(dǎo)向插入防塵盒3中，自重下行到達(dá)一定深度，卡盤扳手1左側(cè)面與微動(dòng)開關(guān)4滾輪接觸，繼續(xù)下行彈片隨之與觸點(diǎn)接觸，使微動(dòng)開關(guān)4形成通路，如虛線部分扳手下行工作狀態(tài)5所示，打開急停開關(guān)，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn).需要卡盤扳手工作時(shí)，上提抽出，彈片與觸點(diǎn)分離斷路.

4 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

使用的材料都是普通易購(gòu)買的，改裝成本也低.稍有一點(diǎn)電氣和機(jī)械基礎(chǔ)的人員都可以制作安裝.同時(shí)本設(shè)計(jì)未改變機(jī)床原有結(jié)構(gòu)和加工方式，使操作者更容易接受.

4.2 結(jié)構(gòu)合理，更可靠

本設(shè)計(jì)采用滾輪式微動(dòng)開關(guān)，通過卡盤扳手側(cè)面擠壓與卸載實(shí)現(xiàn)電路通斷動(dòng)作，相比較之前設(shè)計(jì)的下壓式結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了微動(dòng)開關(guān)使用壽命;在裝置正面通過矩形孔的設(shè)計(jì)來固定微動(dòng)開關(guān)，使得微動(dòng)開關(guān)位置調(diào)節(jié)更方便快捷.

4.3 多層保護(hù)，更安全

本設(shè)計(jì)為電氣與機(jī)械相結(jié)合，微動(dòng)開關(guān)與急停開關(guān)共同保障，使安全系數(shù)更高，可以說完全避免了卡盤扳手傷人的情況發(fā)生.

4.4 規(guī)范操作

由于在使用過程中，卡盤扳手必須插入裝置使電路接通，方可啟動(dòng)主軸，這樣就防止了卡盤扳手隨意亂放的情況產(chǎn)生.具有強(qiáng)制約束的效果，久而久之操作者就會(huì)養(yǎng)成規(guī)范操作的習(xí)慣.

5 總結(jié)

即使現(xiàn)在數(shù)控加工設(shè)備很方便快捷，但是普通車床的加工優(yōu)越性始終無法被替代.[7]本設(shè)計(jì)完全避免了卡盤飛出傷人和撞擊導(dǎo)軌的情況，極大程度上提高了車床操作安全性.本設(shè)計(jì)在我校已投入實(shí)際應(yīng)用，效果非常顯著.不僅規(guī)范了學(xué)生操作，提高了學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全感，[8]同時(shí)在教學(xué)過程中也減輕了指導(dǎo)教師精神壓力.本設(shè)計(jì)對(duì)于各類院校和機(jī)械制造廠具有很強(qiáng)的實(shí)用性，推廣價(jià)值高.

“安全”是生產(chǎn)與教學(xué)活動(dòng)的核心，不僅需要通過技術(shù)手段加以防范，還需要對(duì)操作者加強(qiáng)安全教育，時(shí)刻保持安全生產(chǎn)的警惕性.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕吳波，胡學(xué)青，楊潤(rùn)生，等.一種車床卡盤扳手安全裝置設(shè)計(jì)[J].陰山學(xué)刊，2018，32（3）：75-77.

〔2〕張信，潘文龍.車床卡盤扳手安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].硅谷，2013（7）：170-181.

〔3〕黃杰超.車床卡盤扳手安全裝置設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2014（12）：71-72.

〔4〕孫有亮，閆景潤(rùn)，張?zhí)m娣.實(shí)習(xí)用車床的安全裝置設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2009（5）：114-116.

〔5〕羅春鑫，劉美紅.車床卡盤扳手急停保護(hù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)電一體化，2014（7）：70-72.

〔6〕馬鞍山機(jī)床有限公司.C6140A普通車床使用說明書[Z].馬鞍山機(jī)床有限公司，2018-01-22.

〔7〕劉少飛.傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用[J].重型機(jī)械，2017（3）：7-12.

〔8〕唐先軍，唐方紅，龍清.基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的普通車床安全裝置改造[J].新型工業(yè)化，2017（4）：102-105.