車床溜板箱防撞裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

蓋立武 王 成 吳婷婷 趙 亮

(①蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系，江蘇蘇州 215104;②蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，江蘇蘇州 215104)

車床分為普通車床和數(shù)控車床，是機(jī)械制造業(yè)中一種非常重要的設(shè)備，大約占機(jī)床總數(shù)的30% ～40%。機(jī)械制造業(yè)在利用車床加工作業(yè)時(shí)，機(jī)械傷害事故時(shí)有發(fā)生，所以在車床加工業(yè)中強(qiáng)化安全教育，加強(qiáng)安全管理的同時(shí)，提高車床自身的安全保護(hù)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(dòng)機(jī)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(duì)于第一種情況已有不少技術(shù)人員設(shè)計(jì)了各種形式的安全開關(guān)予以較好的解決，能有效避免此類事故的發(fā)生［2－3］。對(duì)于后面兩種情況雖也有技術(shù)人員設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的防撞裝置只是針對(duì)某一特定情況的，當(dāng)加工條件改變時(shí)，防撞裝置將失去作用，因此設(shè)計(jì)存在著一定的局限性。在此主要針對(duì)后面兩種情況，并結(jié)合原有的溜板箱防撞裝置已取得的技術(shù)成果，提出新的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

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(zhǎng)期的研究和發(fā)展中，形成了2種主要的技術(shù)成果。一種是以純機(jī)械裝置組成的，另一種是以機(jī)械和電器元件相結(jié)合的裝置。純機(jī)械的防撞裝置由于維護(hù)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(jī)械和電器元件相結(jié)合的防撞裝置由于造價(jià)便宜、維護(hù)調(diào)整便利，廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(guān)1和2，在導(dǎo)軌面下面安裝一根導(dǎo)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(hù)范圍以內(nèi)，當(dāng)溜板箱向卡盤方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在刀架接近卡盤時(shí)，行程開關(guān)2碰上擋塊4，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)斷電，溜板箱停止運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，當(dāng)行程開關(guān)1碰到擋塊3時(shí)機(jī)床進(jìn)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(yù)防刀架撞擊卡盤的事故，但在防止溜板箱撞擊尾座的設(shè)計(jì)上存在一定的局限性。這是因?yàn)榇朔雷惭b置的設(shè)計(jì)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(hù)性將喪失。

情況一:當(dāng)要鉆孔或用一夾一頂?shù)姆绞綂A持工件時(shí)，把尾座前移到如圖2所示位置。此時(shí)防撞裝置就喪失了對(duì)尾座的保護(hù)作用，必須重新調(diào)整擋塊3的位置才能起到防護(hù)作用。但有時(shí)操作者麻痹大意，這時(shí)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(dāng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，普通車床的小滑板或數(shù)控車床的刀架電動(dòng)機(jī)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(dāng)在車床上車削內(nèi)螺紋或鏜孔時(shí)，普通車床的小滑板(或數(shù)控車床的刀架電動(dòng)機(jī))常常移動(dòng)到圖示所在位置，在此位置上小滑板(或刀架電動(dòng)機(jī))在縱向上與尾座重合。當(dāng)溜板箱向尾座方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在誤操作下小滑板或刀架電動(dòng)機(jī)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(dāng)使用傳統(tǒng)的防撞裝置，在編程之前，編程人員就必須對(duì)溜板箱的運(yùn)動(dòng)軌跡做精確的計(jì)算，防止加工時(shí)溜板箱和尾座相撞。當(dāng)使用一夾一頂?shù)膴A持方式時(shí)，這種計(jì)算就變得愈加困難。如編程人員計(jì)算疏忽就有可能發(fā)生溜板箱撞擊尾座的事故。

2 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上述車床溜板箱防撞裝置已取得的技術(shù)成果和問題分析，設(shè)計(jì)一套更加合理的車床防撞裝置，可以使尾座在導(dǎo)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(shè)計(jì)如圖5所示。

行程開關(guān)5設(shè)置在溜板箱的底面左側(cè)，調(diào)整好擋塊6使卡盤處于安全保護(hù)范圍內(nèi)，當(dāng)溜板箱向左運(yùn)動(dòng)，刀架接近卡盤時(shí)行程開關(guān)5碰上擋塊6，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)斷電，溜板箱運(yùn)動(dòng)停下，從而防止刀架撞擊卡盤的事故發(fā)生。把行程開關(guān)1安放在溜板箱體上，行程開關(guān)2安放在普通車床小滑板(或數(shù)控車床刀架電動(dòng)機(jī))的右端，行程開關(guān)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(dòng)機(jī))的前后兩側(cè)。把整個(gè)尾座當(dāng)作擋塊，當(dāng)行程開關(guān)碰到尾座時(shí)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)斷電，這樣不論尾座移動(dòng)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(shí)施

改進(jìn)后的車床溜板箱防撞裝置既可應(yīng)用在普通車床上也可應(yīng)用在數(shù)控車床上，實(shí)現(xiàn)形式基本相同。現(xiàn)以普通車床為例來說明實(shí)現(xiàn)的具體過程。防撞裝置在實(shí)際應(yīng)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(jī)床原有的控制電路上增加連接線的辦法來實(shí)現(xiàn)。即把行程開關(guān)1、2、3、4、5串接在溜板箱的開關(guān)電路上。行程開關(guān)處于常閉狀態(tài)，當(dāng)行程開關(guān)與尾座或擋塊碰撞時(shí)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)生斷路，溜板箱運(yùn)動(dòng)停下來，從而避免溜板箱與尾座或卡盤的碰撞。機(jī)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(yīng)選擇防水型行程開關(guān)，在線的接頭處使用防水絕緣膠帶加以保護(hù)。在連接線的外殼上裝上防護(hù)管以增強(qiáng)連接線的強(qiáng)度。為了防止切屑等對(duì)連接線的傷害，連接線應(yīng)盡量固定在溜板箱的底部和溜板箱的側(cè)面上。溜板箱下面靠近左側(cè)面的行程開關(guān)采用滾輪式的，這種行程開關(guān)既能起到防護(hù)作用，當(dāng)用手輪搖動(dòng)溜板箱越過擋塊時(shí)，行程開關(guān)也能自動(dòng)復(fù)位，而不會(huì)損壞自身。其他的行程開關(guān)由于是以尾座為擋塊的，為安裝方便和動(dòng)作的可靠性，采用的是按鈕式行程開關(guān)。改造后的溜板箱防撞裝置見圖6所示。

4 結(jié)語

所設(shè)計(jì)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(diǎn)，在溜板箱的左側(cè)面設(shè)置了一個(gè)滾輪式行程開關(guān)，通過合理設(shè)置擋塊能有效防止刀架撞擊卡盤事故的發(fā)生。另外4個(gè)按鈕式行程開關(guān)分別設(shè)置在小滑板和溜板箱體的右側(cè)面上，把尾座當(dāng)做擋塊。當(dāng)行程開關(guān)的觸點(diǎn)與尾座體接觸時(shí)，機(jī)床的進(jìn)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(dòng)態(tài)”的保護(hù)功能，不管尾座在導(dǎo)軌上移動(dòng)到何處，只要防撞裝置的電器元件不損壞，均能起到保護(hù)作用。這種以尾座為擋塊的車床防撞裝置是一種全新的設(shè)計(jì)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(hù)范圍擴(kuò)大了，調(diào)整時(shí)間縮短了。此項(xiàng)技術(shù)成果已申請(qǐng)實(shí)用新型專利，并已授權(quán)，授權(quán)號(hào):201220090032.1。

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