顧中杰

摘 要

對(duì)CJ9525/440家用型臺(tái)式車床進(jìn)行主軸夾具電氣改造。分析機(jī)床運(yùn)行中的問題，結(jié)合現(xiàn)場所需要的工藝要求進(jìn)行相應(yīng)改造。改造后的機(jī)床性能穩(wěn)定，能完成正常的生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞

家用型臺(tái)式車床;電氣控制改造;機(jī)械安全

中圖分類號(hào)： TG519.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.049

0 引言

我公司有一臺(tái)CJ9525/440家用型臺(tái)式車床，其原本的主軸夾緊裝置已被改造成手動(dòng)推拉形式，隨著工藝的不斷進(jìn)步以及工藝的要求不斷改變，該機(jī)床現(xiàn)在已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)效率和員工的需求，需要進(jìn)行二次改造，改造成由電路控制的夾緊裝置。由于該車床年代久遠(yuǎn)，在電氣的改造、維護(hù)、維修等方面造成了一定的困難。現(xiàn)在原有電路的基礎(chǔ)之上，另外重新設(shè)計(jì)一套符合現(xiàn)場需求的與原有電路相對(duì)獨(dú)立的電路。

根據(jù)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，在保證人身安全的基礎(chǔ)上，最大限度地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的電氣控制要求，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制回路：配電可靠、經(jīng)濟(jì)合理和安裝維護(hù)方便。現(xiàn)就從生產(chǎn)工藝、電氣要求、控制線路、接線測試幾個(gè)方面進(jìn)行敘述。

1 生產(chǎn)工藝

該車床原本的生產(chǎn)模式為：工人一只手拉開車床的加裝手把，打開車床夾具，另一只手將工件放置在夾具中，放開手把夾具通過機(jī)械反彈夾緊工件，再按下啟動(dòng)按鈕后主軸帶動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)、車刀前進(jìn)，前進(jìn)至進(jìn)刀限位處車刀退回，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工人再拉開手把，打開夾具取出工件，將下一工件裝入，重復(fù)以上動(dòng)作。

現(xiàn)為提高生產(chǎn)效率以及減輕員工勞動(dòng)力，將手拉手把部分改裝成電氣控制裝置，機(jī)械上在原有手把處安裝一個(gè)氣缸，由氣缸帶動(dòng)原手把帶動(dòng)部分來進(jìn)行工件的夾緊、放松。電氣上由電磁閥控制氣缸的動(dòng)作，外加按鈕、限位等控制電磁閥的動(dòng)作，形成一整套的電氣控制裝置。

2 電氣設(shè)計(jì)

為了保證人身安全，又要考慮到機(jī)械上的安全，電氣設(shè)計(jì)需要滿足以下幾點(diǎn)：

1）雙啟動(dòng)開關(guān)控制

夾具夾緊的動(dòng)作控制需要由兩個(gè)啟動(dòng)開關(guān)共同控制，只有在兩個(gè)開關(guān)同時(shí)按下之時(shí)才會(huì)進(jìn)行夾緊動(dòng)作。且兩個(gè)按鈕位置必須大于一個(gè)成年人小臂的長度，這樣做是以防單個(gè)按鈕控制時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤操作，在工人放工件之時(shí)夾具就夾緊，造成人身損害。

2）夾緊限位

為確保夾具正確夾緊，機(jī)床不在工件沒安放或者放錯(cuò)、放歪等情況下進(jìn)行加工，必須安裝一個(gè)夾緊的限位。當(dāng)夾具正確夾緊之時(shí)該燈導(dǎo)通，只有在該燈導(dǎo)通的情況下機(jī)床的原啟動(dòng)按鈕才會(huì)有用。

為此在氣缸的選用上選用內(nèi)帶磁環(huán)的氣缸，這樣就可以使用磁性感應(yīng)開關(guān)來獲取氣缸運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。使用磁性感應(yīng)開關(guān)主要是因?yàn)樗兄垢蓴_能力強(qiáng)，防水性能好，動(dòng)作距離遠(yuǎn)，能耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，可靠性比較高。

3）夾具松開按鈕的聯(lián)動(dòng)

由于車床的夾具是與主軸同步旋轉(zhuǎn)的，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)之時(shí)夾具不能被打開，防止工件在旋轉(zhuǎn)之時(shí)被拋出，造成人身損害。

由于該車床停止之時(shí)沒有剎車裝置，主軸電機(jī)接觸器失電后，馬達(dá)在慣性下仍會(huì)旋轉(zhuǎn)一秒左右，此時(shí)旋轉(zhuǎn)速度仍舊比較快，所以必須加裝一套延時(shí)裝置，在主軸電機(jī)接觸器失電后進(jìn)行延時(shí)，大概兩秒之后夾具的松開按鈕才起作用。

3 控制線路

根據(jù)生產(chǎn)工藝和電氣要求，設(shè)計(jì)了一套控制電路，電路圖如下圖所示：

圖中SB1、SB2為夾具夾緊氣缸控制開關(guān)，兩個(gè)開關(guān)串聯(lián)控制中間繼電器KA，當(dāng)KA得電吸合時(shí)自鎖，同時(shí)控制夾具電磁閥YV吸合，夾具夾緊。當(dāng)夾具松開按鈕SB3動(dòng)作，KA失電，同時(shí)夾具電磁閥YV失電，夾具松開。

當(dāng)夾具夾緊時(shí)，磁性感應(yīng)開關(guān)SQ1感應(yīng)動(dòng)作，啟動(dòng)開關(guān)SB4才能動(dòng)作，KM吸合，主軸開始旋轉(zhuǎn)，車床開始加工，當(dāng)加工至限位SQ2處，KM斷電主軸停轉(zhuǎn)，車床加工結(jié)束。

在KM吸合之時(shí)，通過中間繼電器KA2的常閉觸點(diǎn)，瞬時(shí)導(dǎo)通中間繼電器KA2，同時(shí)KA2的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，KA2通過自身觸點(diǎn)自鎖，與KM斷開電氣上的連接。此時(shí)KA2通過自己的常開觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖。

當(dāng)KA2吸合且KM斷開之時(shí)，KM的常閉觸點(diǎn)導(dǎo)通，常開觸點(diǎn)斷開，KT通過KA2的常開觸點(diǎn)以及KM的常閉觸點(diǎn)導(dǎo)通并開始計(jì)時(shí)，即當(dāng)主軸停轉(zhuǎn)之后才開始計(jì)時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，KT常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開，KA2與KT同時(shí)斷電。同時(shí)在KA2通電期間，常開觸點(diǎn)閉合，短接SB3兩端，使得SB3不工作，這樣使得夾具電磁閥YV在此期間一直處于吸合狀態(tài)，也無法通過開關(guān)將其斷開，夾具一直保持夾緊狀態(tài)。

根據(jù)圖中可以知道KA2從KM吸合的瞬間也同時(shí)吸合，一直到KM失電之后KT時(shí)間到為止才失電，這樣通過調(diào)節(jié)KT的時(shí)間可以保證在主軸仍在運(yùn)轉(zhuǎn)之時(shí)，夾具不被打開，防止相關(guān)的人身損害。

4 接線測試

根據(jù)以上電路圖，準(zhǔn)備好相應(yīng)電器元件進(jìn)行接線，線路接好之后再進(jìn)行測試電路，通過一些非正常操作來檢驗(yàn)電路的安全性能，測試內(nèi)容如下：

1）分別按下SB1、SB2，夾具不動(dòng)作。只有一起按下SB1、SB2時(shí)夾具才夾緊。夾具夾緊狀態(tài)時(shí)磁性感應(yīng)開關(guān)SQ1燈應(yīng)亮。

2）夾具未夾緊或者未夾好狀態(tài)，車床不能啟動(dòng)，只有在夾具夾緊狀態(tài)下車床才能啟動(dòng)。夾緊狀態(tài)可以通過調(diào)節(jié)SQ1的位置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3）當(dāng)主軸處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)按下SB3，此時(shí)夾具不能打開。只有在主軸停止旋轉(zhuǎn)時(shí)夾具才能打開?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)KT的時(shí)間長短來控制SB3起作用的時(shí)間起點(diǎn)。

通過一系列的測試，證明該電路能夠達(dá)成以上所有要求，能夠較為安全可靠地運(yùn)行。

5 結(jié)論

該次車床的改造，因該車床年代久遠(yuǎn)，沒有原有電路圖，故而做成單獨(dú)獨(dú)立的電路控制模塊，該模塊不僅考慮到了電氣上的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)考慮到了機(jī)械上的安全，通過電氣上的各種連鎖、互鎖、自鎖等手段保障機(jī)械上的動(dòng)作安全、可靠，在盡可能減少安全事故的同時(shí)也能滿足生產(chǎn)上的需要。該方案雖然通過了一系列的測試也投入到了生產(chǎn)中，但仍有可能有考慮不周的地方，敬請(qǐng)各位專家同仁斧正。

參考文獻(xiàn)

[1]張運(yùn)波，劉淑榮.工廠電氣控制技術(shù)[M].高等教育出版社，2004

[2]王慧玲.電路基礎(chǔ)[M].高等教育出版社， 2007.

[3]陳菊紅.電工基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4]王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)、安裝和檢驗(yàn)[M].中國電力出版社，2003.

[5]楊岳.電氣安全[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.