劉 磊

（長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410124）

1 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的研究意義和價(jià)值

在機(jī)械制造行業(yè)中，普通車(chē)床是應(yīng)用得最廣泛的機(jī)床之一。因此，各大工科類(lèi)院校都將普車(chē)操作作為重要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目來(lái)開(kāi)設(shè)實(shí)踐教學(xué)課程，是機(jī)械類(lèi)學(xué)生必須掌握的基本技能。機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，普通車(chē)削實(shí)訓(xùn)占整個(gè)課程時(shí)間的50%，為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在這樣一個(gè)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主操作的學(xué)習(xí)環(huán)境里，學(xué)生的人身安全不容忽視，也是實(shí)踐教學(xué)主管部門(mén)、具體實(shí)施單位和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師的首要責(zé)任。由于該課程教學(xué)時(shí)間較短，教學(xué)任務(wù)重、人數(shù)多，學(xué)生又是第一次接觸機(jī)械加工設(shè)備及第一次操作，還沒(méi)有形成良好的安全操作意識(shí)和動(dòng)作規(guī)范，常出現(xiàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致人身受傷和設(shè)備損壞的安全事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)安全事故的最主要原因如下。1）學(xué)生容易將卡盤(pán)扳手遺忘在卡盤(pán)上就開(kāi)機(jī)運(yùn)行。2）縱向進(jìn)刀時(shí)刀具（刀架）碰撞卡盤(pán)。3）高溫鐵屑飛濺容易誤傷操作者。4）尾座拖動(dòng)至導(dǎo)軌末端時(shí)容易脫離，并砸傷操作者。

為了避免以上事故的發(fā)生，除了對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)有力的安全教育，還應(yīng)對(duì)事故現(xiàn)象進(jìn)行研究，并加裝安全保護(hù)裝置，從技術(shù)上有力保障學(xué)生的實(shí)訓(xùn)安全。因此，對(duì)機(jī)加實(shí)訓(xùn)安全保護(hù)裝置進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)具有非常重要的意義。

2 國(guó)內(nèi)外機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)在普車(chē)安全裝置研究中有很多安全裝置設(shè)計(jì)方案。比如，2011 年西南科技大學(xué)的《普通車(chē)床縱向自動(dòng)進(jìn)給安全裝置的研究與應(yīng)用》、2017 年?yáng)|莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院的《基于實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的普通車(chē)床安全裝置改造》等，均對(duì)普通車(chē)床安全保護(hù)裝置進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。但是這些研究設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題：功能單一、保護(hù)不夠全面、沒(méi)有綜合考慮學(xué)生在實(shí)際操作中存在的安全隱患，因此沒(méi)有得到很好的推廣與應(yīng)用。

3 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新

3.1 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的目標(biāo)

文章的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)制作出既能消除安全隱患，又能簡(jiǎn)化煩瑣操作的安全保護(hù)裝置，為教學(xué)保駕護(hù)航。這既能為實(shí)訓(xùn)教學(xué)和學(xué)生操作提供安全保障，又能使學(xué)生養(yǎng)成良好的安全操作意識(shí)和動(dòng)作規(guī)范，避免在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中發(fā)生安全事故[1-2]。

3.2 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的內(nèi)容

1）卡盤(pán)扳手安全裝置：利用安全裝置上開(kāi)合的限位開(kāi)關(guān)，監(jiān)測(cè)卡盤(pán)扳手，卡盤(pán)扳手未取下，限位開(kāi)關(guān)無(wú)法閉合，使機(jī)床不能啟動(dòng)。

2）刀架防碰撞報(bào)警急停裝置：利用紅外線傳感器監(jiān)測(cè)卡盤(pán)與刀架之間距離，實(shí)現(xiàn)報(bào)警提醒、緊急停止等功能[3]。

3）擋屑保護(hù)罩：安全裝置的外保護(hù)罩具備阻擋鐵屑飛濺的功能，并引導(dǎo)鐵屑積存至鐵屑盤(pán)。

4）尾座限位裝置：車(chē)床導(dǎo)軌末端加裝尾座限位塊，防止尾座跌落砸傷[4]。

3.3 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的主要特色與創(chuàng)新之處

1）通過(guò)車(chē)床安全保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的操作規(guī)范管理。學(xué)生在操作時(shí)不取下卡盤(pán)扳手，安全裝置保護(hù)罩不能閉合到位，機(jī)床則無(wú)法啟動(dòng)，可避免卡盤(pán)扳手飛出傷人。提高學(xué)生安全操作意識(shí)，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

2）通過(guò)車(chē)床安全保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)防碰撞報(bào)警急停。該裝置在車(chē)床車(chē)刀縱向進(jìn)給時(shí)，當(dāng)?shù)都芑蛘哕?chē)刀接近三爪卡盤(pán)小于設(shè)定的安全警示距離時(shí)，會(huì)先進(jìn)行報(bào)警，提醒操作學(xué)生避免碰撞卡盤(pán)。當(dāng)提醒未引起學(xué)生停止車(chē)刀或者不能及時(shí)進(jìn)行停止操作時(shí)，車(chē)刀或者刀架與卡盤(pán)的距離小于設(shè)定的危險(xiǎn)距離時(shí)，機(jī)床立即停止并反向運(yùn)動(dòng)，且保證車(chē)床主電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)迅速實(shí)現(xiàn)停止和反轉(zhuǎn)，從而避免發(fā)生碰撞卡盤(pán)引發(fā)安全事故。

3）保護(hù)罩能防止鐵屑飛濺，避免燙傷。實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)床較多，參與實(shí)訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)也較多，通過(guò)該安全裝置的防護(hù)罩將卡盤(pán)、刀架覆蓋，能起到防止鐵屑飛濺，避免高溫鐵屑燙傷的作用。同時(shí)，鐵屑可以順著保護(hù)罩鐵屑盆保護(hù)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地環(huán)境。

4）排除安全隱患。該裝置還能排除學(xué)生在操作中容易發(fā)生的事故，如尾座跌落砸傷等，很好地保護(hù)了學(xué)生的人身安全，形成了良好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

4 機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

通過(guò)附圖能更加地清楚說(shuō)明機(jī)加實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床操作安全保護(hù)裝置的特征和優(yōu)點(diǎn)。操作安全保護(hù)裝置的實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示；卡盤(pán)扳手安全裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示；刀架防碰撞報(bào)警急停裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示；尾座限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖1 操作安全保護(hù)裝置的實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 卡盤(pán)扳手安全裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 刀架防碰撞報(bào)警急停裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 尾座限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

4.1 卡盤(pán)扳手保護(hù)罩裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明

圖1 是一種具有操作安全保護(hù)裝置的實(shí)訓(xùn)教學(xué)車(chē)床，卡盤(pán)扳手安全裝置包括滑罩單元5 和限位開(kāi)關(guān)6：限位開(kāi)關(guān)6 設(shè)于機(jī)座1 的遠(yuǎn)離卡盤(pán)2 的一端，滑罩單元5 包括固定于機(jī)座1 上的導(dǎo)軌51 和與導(dǎo)軌51 滑動(dòng)相連的保護(hù)罩52，保護(hù)罩52 處于第一極限位置和第二極限位置。機(jī)床控制單元可控制卡盤(pán)2 的啟動(dòng)和停止。限位開(kāi)關(guān)6 與機(jī)床控制單元相連用于保證在限位開(kāi)關(guān)6 處于閉合的狀態(tài)時(shí)，機(jī)床控制單元才能控制機(jī)床啟動(dòng)（卡盤(pán)2 旋轉(zhuǎn)），當(dāng)卡盤(pán)扳手未取下（卡盤(pán)扳手位于卡盤(pán)2 頂部）時(shí)，卡盤(pán)扳手限制保護(hù)罩52 朝限位開(kāi)關(guān)6 的方向移動(dòng)，限位開(kāi)關(guān)6 無(wú)法閉合，機(jī)床不能啟動(dòng)。因此，可避免卡盤(pán)2 帶著卡盤(pán)扳手一同旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)取下卡盤(pán)扳手時(shí)，保護(hù)罩52 可從卡盤(pán)2上方通過(guò)并壓合限位開(kāi)關(guān)6 后，機(jī)床可正常啟動(dòng)。當(dāng)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，保護(hù)罩52 起到防止鐵屑飛濺，避免高溫鐵屑燙傷的作用。同時(shí)，鐵屑可以順著保護(hù)罩52 側(cè)壁掉落于鐵屑盆，利于提高實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地清潔。

4.2 刀架防碰撞報(bào)警急停裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明

圖3 中的刀架防碰撞報(bào)警急停裝置包括安裝板8、紅外線探測(cè)器9、反光板10 和報(bào)警裝置。安裝板8 設(shè)于機(jī)座1 上且位于第二側(cè)板523 下部，反光板10 貼設(shè)于移動(dòng)刀架4 上，紅外線探測(cè)器9 安裝于安裝板8 上，紅外線探測(cè)器9與機(jī)床控制單元相連，紅外線探測(cè)器9 還與報(bào)警裝置相連。當(dāng)移動(dòng)刀架4 攜帶反光板10 移動(dòng)至距離卡盤(pán)2 較近的位置時(shí)，紅外線探測(cè)器9 能探測(cè)到反光板10 的位置，從而判斷移動(dòng)刀架4 距離卡盤(pán)2 的位置，若超過(guò)安全距離，紅外線探測(cè)器9 向報(bào)警裝置發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，提醒實(shí)訓(xùn)學(xué)生注意，紅外線探測(cè)器9 還可向機(jī)床控制單元發(fā)送急停信號(hào)，使機(jī)床緊急停止，從而避免移動(dòng)刀架4 撞到高速旋轉(zhuǎn)的卡盤(pán)2。

4.3 尾座限位裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明

圖4 中的尾座限位裝置012 設(shè)于機(jī)床導(dǎo)軌011 遠(yuǎn)離卡盤(pán)2 的一端，用于防止尾座3 脫出機(jī)床導(dǎo)軌011，尾座限位裝置012 為凸起的塊狀。尾座限位裝置012 可防止尾座3 跌落砸傷，有效排除該安全隱患，保護(hù)學(xué)生的人身安全，提供安全的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章基于機(jī)加實(shí)訓(xùn)用的普通車(chē)床結(jié)構(gòu)結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備進(jìn)行研究，增加了多套安全保護(hù)裝置，消除了實(shí)訓(xùn)中的安全隱患，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)施，能為教學(xué)保駕護(hù)航。