淺析防止車床刀具與卡盤相撞的設計方法

劉立華

摘 要 如何防止車床刀具與卡盤相撞是我們關注的重要問題，筆者應用能耗制動的工作原理，提出以下設計方案，以此來改造車床中的電氣系統，并科學、合理地選擇電器元件，避免出現撞車事故。

關鍵詞 車床；刀具；卡盤；相撞；設計方法

前言

一般情況下，車床在螺紋車削以及自動走刀的時候，假若工作人員稍一疏忽或者是沒有熟練的操作技術，車床刀具與卡盤就容易相互撞擊。不僅會損壞設備，還將會危害工作人員的人身安全，是一種嚴重的安全隱患。針對此問題，筆者認為應該設計改造方案來進行解決，防止兩者相撞。鑒于此，本文就以“防止車床刀具與卡盤相撞的設計方法”為主題進行探析，并提出以下見解，供以參考。

1 工作原理以及設計方案

筆者采用能耗制動的工作原理來進行設計，電動機將交流電源成功切斷之后，迅速在定子繞組的兩相之中通入直流電，這樣做的主要目的是為了產生直流磁場。在該直流磁場之中，轉子能夠通過旋轉的方式來感應電動勢。直流磁場與轉子電流共同產生轉矩阻礙，促使轉子不能夠繼續轉動，制動作用隨之產生，促使電動機在一定時間內停止運行。一般情況下，當電動機停止運行之后，為了保障電動機繞組的安全，必須設計通入直流電的時間，普遍設定為小于三秒。筆者結合延時線路不相同的設計來提出以下兩種方案，以此來實現車床刀具與卡盤不相撞的目的。

第一，電路應用時間繼電器實現延時目的。YD132M-8/4型號的主軸電動機，車床床身安裝行程開關，即SQ3，與此同時，還安裝了橡膠墊圈在車床床身上，以此來達到彈性緩沖的目的。一旦車床的刀具逐漸接近卡盤，并與車床卡盤周圍的行程開關，即SQ3相撞，控制電路之中SQ3串的常閉觸頭將會斷開，將原控制電路成功切斷，并斷開主電路中的交流電。同時，觸發電路與控制電路之中SQ3串的常開觸頭將會閉合，從一個角度來說，主電路之中KM4的常開觸頭也會閉合，促使KM4線圈有電。從另一個角度來說，觸發電路穩定、正常運行，將會向晶閘管發送相應的觸發信號，進而促使晶閘管能夠成功導通，電動機中任意兩相繞組中輸入直流電，并成功衍生直流磁場，以此來實現能耗制動電動機的目的。通常情況下，當能耗制動的時間到達時間繼電器設定時間之后，時間繼電器的通電延時斷開觸頭KT將會自動斷開，成功將觸發電路切斷，以此來成功切斷直流電。這里需要注意的是，直流電的通電時間是由時間繼電器進行設定的。

第二，電路應用555電路實現延時目的。一旦車床的刀具逐漸接近卡盤，并與車床卡盤周圍的行程開關，即SQ3相撞，控制電路之中SQ3串的常閉觸頭將會斷開，將原控制電路成功切斷，并斷開主電路中的交流電。同時，串在555延時電路的電路與控制電路之中SQ3串的常開觸頭將會閉合，從一個角度來說，主電路之中KM4的常開觸頭也會閉合，促使KM4線圈有電。從另一個角度來說，為555延時電路提供了直流電源，并且是十二伏的直流電源。據悉，KM5直流繼電器線圈之所以有電，是因為555電路中的3腳輸出高電平，正因如此，串在觸發電路之中的KM5常開觸頭將會成功閉合，促使觸發電路正常工作，進而向晶閘管發送相應的觸發信號，進而促使晶閘管能夠成功導通，電動機中任意兩相繞組中輸入直流電，并成功衍生直流磁場，以此來實現能耗制動電動機的目的。這里需要注意的是，直流電的通電時間是由555電路進行設定的，具體設定方式是選擇555延時電路之中的電容以及電阻。

2 如何選用電器元件

這里所指的電器元件選用，其實就是指選擇整流電路/二極管、晶閘管、時間繼電器型號、觸發電路/延時電路的有關電器元件等等。主要表現為以下幾個方面：

第一，選擇整理二極管/電路。一般情況下，單相半波整流/全波整流所應用的元件較少，相比之下，單相橋式整流所應用的元件就更多一些。但是，單相橋式整流輸出整流電壓比較大，工作可靠性、安全性更高。正因如此，在選擇電器元件的時候，單相橋式整流的選擇頻率比較高，應用也比較廣泛。在選擇整流二極管型號的時候，應該采用相應的計算公式以及輔助工具，進而得出準確的答案。首先，應該借助萬用表來測量電動機兩相內阻R數值，隨后將車床掛空擋，以此來獲得空載電流I的數值，并結合“I=KI”計算公式來獲得所需直流制動電流的數值，公式中的K是系數，數值在3.5～4期間。隨后，再結合公式來獲取直流電壓數值。帶入數值進行計算之后可知，本文所設計方案應該選用ZP30的整流二極管型號。

第二，選擇晶閘管。單相橋式整流兩邊與可用電壓供給的電壓數值分別為交流180V與交流220V，所以應該科學、合理地選用晶閘管來降低電壓，進行有效調節。一般情況下，晶閘管在成功導通的一段時間內，其額定電流會被瞬時電流超過。因此，本文所涉及方案應該選用KP50的晶閘管型號。

第三，選擇觸發電路/延時電路的有關電器元件。顯而易見，型號為KP50的晶閘管最大觸發電壓、最大觸發電流分別為5V、50mA。由此可知，觸發電路所應用的整流二極管電流將會比10mA更小，則應該選擇型號為2CW52的穩壓管、功率為10W220V/15V的變壓器以及型號為BT53的單結晶體管等等[4]。此外，應選擇吸和電壓比10v更小的直流繼電器。

3 結束語

綜上所述，車床刀具與卡盤相撞存在安全隱患，不僅會影響設備的使用壽命，還將影響工作人員的身心安全。為了保障車床電動機正常、穩定運行，我們應該針對此問題進行研究思考，探尋防止車床刀具與卡盤的方法，可以結合能耗制動的工作原理進行設計。

參考文獻

[1] 昌躍明.一種防止車床刀具與卡盤相撞的設計方法[J].機電工程，2006，（5）：20-21.

[2] 楊濤，王小椿.搖籃式五軸機床雙擺角轉臺平衡機構的研究[J].裝備制造技術，2009，（7）：1-2.

[3] 吳盛林，劉春芳.超低速高精度轉臺中摩擦力矩的動態補償[J].南京理工大學學報，2002，（4）：393-396.

[4] 王嶸.數控機床誤差建模技術及補償控制系統研究[D].上海：上海交通大學，2002.