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CA6140車床主軸安全啟動(dòng)的改進(jìn)與實(shí)踐

文檔作者：崔業(yè)軍文檔來(lái)源：無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院中德機(jī)電學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月02日
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２０１６ 年１ 月
第４４ 卷第２ 期
機(jī)床與液壓
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊａｎ?? ２０１６
Ｖｏｌ?? ４４ Ｎｏ?? ２
ＤＯＩ： １０．３９６９／ ｊ?? ｉｓｓｎ?? １００１－３８８１?? ２０１６?? ０２?? ０６７
收稿日期： ２０１４－１１－０６
作者簡(jiǎn)介： 崔業(yè)軍（１９７９—）， 男， 本科， 工程師， 講師， 主要從事數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)及相關(guān)的研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ： ２００９＿
ｃｕｉｙｅｊｕｎ＠ １６３?? ｃｏｍ。
ＣＡ６１４０ 車床主軸安全啟動(dòng)的改進(jìn)與實(shí)踐
崔業(yè)軍
（無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院中德機(jī)電學(xué)院， 江蘇無(wú)錫２１４０２８）
摘要： 分析ＣＡ６１４０ 車床的主軸啟動(dòng)控制結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)一種主軸安全啟動(dòng)的控制電路和輔助結(jié)構(gòu)裝置， 并闡述了機(jī)電聯(lián)
控的方法與實(shí)踐條件， 消除了車床主軸啟動(dòng)過(guò)程中的安全隱患， 提高了車床操作的安全系數(shù)。
關(guān)鍵詞： 車床主軸； 安全啟動(dòng)
中圖分類號(hào)： ＴＨ１８８　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Ｂ　　文章編號(hào)： １００１－３８８１ （２０１６） ２－２１８－３
　　車床是機(jī)床的一種， 在機(jī)械加工行業(yè)中車床被認(rèn)
為是所有設(shè)備的工作“母機(jī)”。通常情況下， 在機(jī)械
制造企業(yè)中， 車床占機(jī)床總數(shù)的３０％ ～５０％。車削也
是機(jī)械制造業(yè)中最基本、最常用的加工方法。因此，
在生產(chǎn)中堅(jiān)持貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)
法》， 精心操作， 嚴(yán)格按車床操作規(guī)程作業(yè)， 既能保
障生產(chǎn)工人和車床的安全， 同時(shí)， 也是企業(yè)科學(xué)管理
的一項(xiàng)十分重要的手段。以我國(guó)自行設(shè)計(jì)的ＣＡ６１４０
型臥式車床為例， 對(duì)于初學(xué)者、操作不熟練者以及疲
勞等原因， 往往在車床操作時(shí)， 會(huì)因個(gè)人原因疏忽遺
漏了常講的車床安全操作規(guī)程中的要點(diǎn)， 這其中以主
軸的安全啟動(dòng)尤為重要。
主軸作為車床的主運(yùn)動(dòng)部件， 與卡盤連接于一
體。通過(guò)卡盤定位裝夾工件， 并帶動(dòng)工件隨車床主軸
一起旋轉(zhuǎn)， 實(shí)現(xiàn)車床的主運(yùn)動(dòng)。在車床的主運(yùn)動(dòng)鏈
中， 其首端是車床主軸電機(jī)， 主軸電機(jī)與主軸之間的
變速和變向是由不同齒數(shù)的齒輪嚙合和離合器的離合
實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn)， 控制主軸電機(jī)的啟停與離合器的離
合可以有效地避免主軸啟動(dòng)時(shí)的操作安全隱患。
在車床的安全操作規(guī)程中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)： 在車床進(jìn)行
車削時(shí)， 嚴(yán)禁物體與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)部件接觸。那么， 要
保證主軸的安全旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)， 一定要做好與主軸連接卡
盤的防護(hù)。同時(shí)， 安裝工件時(shí)切不可將卡盤扳手遺落
在卡盤上， 工件夾緊無(wú)誤后， 方可啟動(dòng)主軸。但有
時(shí)， 如何提醒操作者操作失誤或者避免不安全的操作
規(guī)范， 除了常規(guī)的安全操作規(guī)程培訓(xùn)外， 還要對(duì)主軸
上卡盤端進(jìn)行安全防護(hù)的設(shè)計(jì)。正是基于ＣＡ６１４０ 車
床主軸安全啟動(dòng)的要求， 作者進(jìn)行了其機(jī)電聯(lián)控的主
軸安全啟動(dòng)的裝置設(shè)計(jì)。
１　主軸電機(jī)的控制電路與主軸啟停機(jī)構(gòu)分析
（１） 主軸電機(jī)的控制電路
查閱ＣＡ６１４０ 車床的電氣圖冊(cè)， 可知其主軸電機(jī)
的啟?？刂凭€路如圖１ 所示［１］ 。啟動(dòng)主軸， 首先打開(kāi)
電箱門， 接通空氣開(kāi)關(guān)ＱＦ０、ＱＦ１。其次， 按床鞍按
鈕板上綠色啟動(dòng)按鈕ＳＢ２， 正向接觸器ＫＭ１ 得電吸
合， 主觸點(diǎn)閉合， 使車床主軸電機(jī)Ｍ１ 正轉(zhuǎn)。按下急
停按鈕ＳＢ１， 主軸電機(jī)停止； 停止主軸， 則按紅色急
停按鈕ＳＢ１， ＫＭ１ 失電釋放， 主軸電機(jī)Ｍ１ 停止
旋轉(zhuǎn)。
圖１?。茫粒叮保矗?車床主軸啟動(dòng)控制線路
（２） 主軸的啟停機(jī)構(gòu)
車床上主軸的啟停， 主要是通過(guò)摩擦雙向（左
和右） 離合器的離合與主軸電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力傳遞。離
合器的左、右結(jié)合或脫開(kāi)的操縱如圖２ 所示［２］ 。當(dāng)向
前扳動(dòng)操縱手柄１ 時(shí)， 連桿４ 在聯(lián)接件２ 的順時(shí)針運(yùn)
動(dòng)下向后移動(dòng)， 使曲柄５ 帶動(dòng)曲柄軸７ 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
而曲柄軸和齒扇７ 是一體部件， 使得齒扇７ 順時(shí)針轉(zhuǎn)
動(dòng)。借助杠桿作用， 使得左離合器摩擦片壓緊， 主軸
正傳。由于左離合器摩擦片多， 傳遞轉(zhuǎn)矩較大， 通常
用于切削加工。反之， 當(dāng)向后扳動(dòng)操縱手柄１ 時(shí)， 右
離合器壓緊， 主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)操縱手柄１ 處于中間位置
時(shí)， 離合器脫開(kāi)， 主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖２?。茫粒叮保矗?車床正反轉(zhuǎn)操縱機(jī)構(gòu)
２　機(jī)－電聯(lián)控的工作過(guò)程分析
依據(jù)ＣＡ６１４０ 車床的主軸電機(jī)的控制線路和主軸
的啟停機(jī)構(gòu)分析， 要想機(jī)－電聯(lián)控， 實(shí)現(xiàn)主軸的安全
啟動(dòng)， 考慮到改造成本和安裝方便， 采用機(jī)床上通用
的行程開(kāi)關(guān)作為一個(gè)機(jī)電聯(lián)控的部件。同時(shí)， 為了行
程開(kāi)關(guān)在使用過(guò)程中接觸靈敏、微動(dòng)開(kāi)關(guān)快速動(dòng)作且
阻力小， 通過(guò)對(duì)其技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比分析， 決定采用
滾輪式行程開(kāi)關(guān)［３］ 。
從主軸電機(jī)的主回路可知， 要想控制線路能使主
軸電機(jī)啟停， 就必須使ＫＭ１ 得電或失電。此外， 要
實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)安全， 必須在主軸卡盤端設(shè)置一個(gè)安
全裝置， 檢查其是否操作到位的行程開(kāi)關(guān)（ＳＱ３）。
同時(shí)， 在安全裝置未操作到位時(shí)， 主軸的啟停機(jī)構(gòu)不
能將主軸旋轉(zhuǎn)起來(lái)， 那就必須在主軸啟停機(jī)構(gòu)中設(shè)置
行程開(kāi)關(guān)。考慮主軸正、反轉(zhuǎn)情況， 需設(shè)立２ 個(gè)并聯(lián)
的行程開(kāi)關(guān)（ＳＱ１、ＳＱ２） 對(duì)應(yīng)控制。綜合以上這些
工況可知， 要想實(shí)現(xiàn)主軸啟動(dòng)的機(jī)－電聯(lián)控， 其基本
的工作過(guò)程如下：
３　主軸電機(jī)的安全控制電路
從主軸安全正、反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)的工作過(guò)程分析，
設(shè)計(jì)了如圖３ 所示的主軸電機(jī)安全啟動(dòng)控制電路［４］ 。
圖３　主軸安全啟動(dòng)電機(jī)控制線路
其控制過(guò)程是這樣的： 按床鞍按鈕板上綠色啟動(dòng)
按鈕ＳＢ２， 正向接觸器ＫＭ１ 得電吸合， 主觸點(diǎn)閉合，
使車床主軸電機(jī)Ｍ１ 正轉(zhuǎn)。接下來(lái)， 當(dāng)扳動(dòng)操縱手柄
１ 時(shí)（如圖２）， 無(wú)論向前還是向后（即行程開(kāi)關(guān)
ＳＱ１ 或ＳＱ２ 閉合）， 此時(shí)， 一種情況是卡盤罩未操作
到位， 行程開(kāi)關(guān)ＳＱ３ 會(huì)因安全裝置的碰觸（未操作
到位） 處于閉合狀態(tài)。這樣， 延時(shí)繼電器ＫＴ１ 得電，
延時(shí)開(kāi)關(guān)ＫＴ１ 延時(shí)打開(kāi)， ＫＭ１ 失電， 主軸電機(jī)停轉(zhuǎn)。
但延時(shí)繼電器的延時(shí)時(shí)間須小于主軸啟動(dòng)時(shí)間［５］ ； 另
一種情況就是卡盤罩操作到位， 行程開(kāi)關(guān)ＳＱ３ 打開(kāi)，
扳動(dòng)操縱手柄１ （如圖２）， 行程開(kāi)關(guān)ＳＱ１ 或ＳＱ２ 閉
合， ＫＴ１ 失電， 延時(shí)開(kāi)關(guān)ＫＴ１ 常閉， ＫＭ１ 開(kāi)關(guān)自鎖，
保證ＫＭ１ 得電， 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)， 主軸安全回轉(zhuǎn)。此
外， 急停按鈕ＳＢ１ 能及時(shí)使主軸電機(jī)停止。
４　主軸安全啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與使用過(guò)程
根據(jù)夾具設(shè)計(jì)規(guī)范［６］ ， 設(shè)計(jì)了一套適合主軸機(jī)－
電聯(lián)控的輔助裝置， 結(jié)構(gòu)如圖４、圖５ 所示。下面結(jié)
合裝置簡(jiǎn)圖來(lái)具體說(shuō)明其使用過(guò)程與功能。
圖４　卡盤罩裝置
第２ 期崔業(yè)軍： ＣＡ６１４０ 車床主軸安全啟動(dòng)的改進(jìn)與實(shí)踐·２　１９　·　
圖５　操縱機(jī)構(gòu)裝置
（１） 卡盤罩裝置
如圖４ 所示， 先將定位盤６ 按照裝配圖要求， 用
螺釘５ 聯(lián)接于床頭箱７ 上。定位盤６ 上的螺釘孔預(yù)
制， 在床頭箱７ 上的安裝位置按照定位盤６ 上聯(lián)接孔
孔位配做。
將定位銷軸４ 放入卡盤罩１ 的旋轉(zhuǎn)中心， 如圖４
中定位銷軸４ 所在位置。接著將定位銷軸４ 的螺紋端
擰入定位盤６ 上的定位內(nèi)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 的定位臺(tái)階， 以防
卡盤罩１ 脫落， 且保證卡盤罩１ 在把手８ 的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)
下， 靈活自如。同時(shí)， 在卡盤罩１ 使用時(shí)， 為了防止
操作者將卡盤扳手遺落在卡盤上， 特在卡盤罩上進(jìn)行
了一個(gè)“防呆” 設(shè)計(jì)。即未取卡盤扳手２ 時(shí)， 卡盤
罩１ 不能合上， 以提醒操作者， 保證操作的規(guī)范性。
卡盤罩１ 防護(hù)時(shí)， 內(nèi)側(cè)是通過(guò)弧形面搭在卡盤內(nèi)
側(cè)軸圓弧面上， 既起支撐作用， 又對(duì)卡盤罩１ 起著防
軸向移動(dòng)的作用。
行程開(kāi)關(guān)３ （ＳＱ３） 通過(guò)支架安裝在床頭箱內(nèi)
側(cè)， 安裝前要與卡盤罩１ 進(jìn)行位置配合調(diào)試， 確?？?
盤罩１ 打開(kāi)時(shí)行程開(kāi)關(guān)３ 起控制作用。
需要注意的是， 在抬起或放落卡盤罩１ 時(shí)， 不可
慣性過(guò)大。否則易損壞內(nèi)側(cè)弧形面， 或壓壞行程開(kāi)關(guān)３。
（２） 操作機(jī)構(gòu)裝置
設(shè)計(jì)操作機(jī)構(gòu)裝置主要是防止卡盤罩未防護(hù)時(shí)，
通過(guò)行程開(kāi)關(guān)ＳＱ１ 或ＳＱ２ 的閉合切斷主軸電機(jī)。操
縱機(jī)構(gòu)裝置如圖５ 所示。
將抱箍３、銅片５ 按圖示位置定位好后， 通過(guò)螺
釘聯(lián)接抱緊于曲柄軸４ 上， 與曲柄軸形成一體。
在銅片５ 的兩側(cè)安置行程開(kāi)關(guān)ＳＱ１ 和ＳＱ２， 扳動(dòng)
操縱手柄前、后， 確保左、右接觸良好。
此外， 要保證銅片的接觸剛性， 銅片必須具備一
定厚度， 至少３ ｍｍ。
５　結(jié)束語(yǔ)
對(duì)某院實(shí)訓(xùn)車間的ＣＡ６１４０ 車床進(jìn)行改造， 經(jīng)過(guò)
幾個(gè)月的實(shí)際使用， 改造后的車床完全達(dá)到了車床在
５Ｓ 安全規(guī)范方面的要求， 效果良好。由此可見(jiàn)， 通
過(guò)對(duì)ＣＡ６１４０ 車床主軸安全啟動(dòng)改造， 既完善了車床
的功能， 又提高了車床運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性， 降低
了設(shè)備的事故率， 讓操作者形成良好的車床使用習(xí)
慣， 保障了操作者的人身安全。同時(shí)， 對(duì)企業(yè)的設(shè)備
安全也有一定的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
［１］ ＣＡ 系列臥式車床使用說(shuō)明書(shū)（電氣部分）［Ｍ］．沈陽(yáng)：沈
陽(yáng)第一機(jī)床廠，２００５．
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［３］ 菲舍爾．簡(jiǎn)明機(jī)械手冊(cè)［Ｍ］．云忠，楊放瓊，譯．長(zhǎng)沙：湖南
科學(xué)技術(shù)出版社，２００９．
［４］ 史健芳，陳惠英，李鳳蓮，等．電路分析基礎(chǔ)［Ｍ］．北京：
高等教育出版社，２０１２．
［５］ 齊占慶．機(jī)床電氣控制技術(shù)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版
社，２０００．
［６］ 陶崇德，葛鴻翰．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［Ｍ］．上海：上?？茖W(xué)技
術(shù)出版社，１９８９．
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國(guó)家機(jī)器人質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州） 順利通過(guò)籌建論證
　　２０１６ 年１ 月２１ 日， 在廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司召開(kāi)了“國(guó)家機(jī)器人質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州） ” 籌建專家
論證會(huì)， 會(huì)議由國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)實(shí)驗(yàn)室與檢測(cè)監(jiān)管部謝澄處長(zhǎng)組織， 組建了以中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研
究所王天然院士為組長(zhǎng)， 以及華南理工大學(xué)張憲民教授、廣東省工業(yè)技術(shù)研究院吳智恒高級(jí)工程師（教授級(jí)）、上海
電器科學(xué)研究院朱剛高級(jí)工程師、國(guó)家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心趙欽志高級(jí)工程師（教授級(jí)） 共５ 位專家形成了專家組，
并邀請(qǐng)了廣東省發(fā)改委及質(zhì)監(jiān)局政府部門、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)楊學(xué)桐副會(huì)長(zhǎng)等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)參會(huì)。
我司汽車零部件研究所所長(zhǎng)閔新和對(duì)籌建方案進(jìn)行了詳細(xì)匯報(bào)， 項(xiàng)目擬建設(shè)機(jī)器人整機(jī)、關(guān)鍵零部件、安全性能、
噪聲、環(huán)境適應(yīng)性、能效、ＥＭＣ 等１４ 個(gè)檢測(cè)試驗(yàn)室， 可執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)６２ 項(xiàng)， 新增檢測(cè)能力４１０ 項(xiàng)。
專家組聽(tīng)取了可行性報(bào)告、考察了現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行了質(zhì)詢， 認(rèn)為建設(shè)機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)家質(zhì)檢中心符合“中國(guó)制造
２０２５” 發(fā)展戰(zhàn)略， 對(duì)提高我國(guó)機(jī)器人技術(shù)水平、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義， 并肯定了我司長(zhǎng)期從事機(jī)、電、液
檢測(cè)技術(shù)研究和行業(yè)檢測(cè)服務(wù)， 是我國(guó)機(jī)械行業(yè)技術(shù)歸口單位之一， 具備籌建國(guó)家質(zhì)檢中心所需的技術(shù)能力、人才隊(duì)
伍、場(chǎng)地與設(shè)備、管理體系等條件。
最后， 專家組認(rèn)為籌建方案合理、內(nèi)容完整可行， 一致同意我司在國(guó)家機(jī)器人產(chǎn)品檢驗(yàn)評(píng)定中心（廣州） 基礎(chǔ)上
建設(shè)“國(guó)家機(jī)器人質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州） ”。
（內(nèi)容來(lái)源： 《機(jī)床與液壓》雜志社）
·２２０· 機(jī)床與液壓第４４ 卷

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