基于C6140A型普通車床安全保護裝置設計

吳波 何康 胡學青

摘要：對普通車床最典型的安全問題闡述并加以分析.以我校C6140A車床為例設計了一種車床安全裝置，此裝置安裝在掛輪箱上，通過卡盤扳手的插入與拉出對滾輪式微動開關進行通斷控制，微動開關與急停控制線串聯，從而共同影響主軸電機線路的通斷.此裝置結構合理，易于規范操作的培養，杜絕了卡盤扳手安全事故的發生.此裝置已投入實際應用，效果顯著，適用于各種車床加工場所.

關鍵詞：普通車床;卡盤扳手;安全保護裝置

中圖分類號：TG502.39? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）02-0072-02

普通臥式車床作為“機械加工之母”，因其價格便宜、制造工藝靈活、制造范圍廣等優點，在機械加工行業中應用最為廣泛.[1]在普通車床操作過程中需要手動對各操作手柄進行復雜的更換，要求精神高度集中.但是對于初學者，缺少實訓經驗，對機床性能不夠熟悉，再加之普通車床開放性加工特點，普通車床安全問題時有發生，導致機器傷人或機床設備損壞.因此對普通車床設計安全裝置具有很強的必要性.[2]

1 問題的提出和分析

由于在車床加工過程中，卡盤位置不僅具有工件的裝卸動作，還有刀具與工件的相互作用，完成工件的切削.卡盤位置是整個車床動作的集中點，所以車床的絕大多數事故的發生都集中在這個地方.[3]卡盤扳手作為裝夾工件的附件，由于操作者不當操作，極易出現扳手飛出傷人和撞擊導軌的事故.[4]結合教學和調研總結如下兩種扳手事故類型：

1.1 扳手從機器上滑落，砸傷或者碰到運動中的卡盤甩出傷人

這種情況是由于缺乏安全意識，將卡盤扳手隨手放置在主軸箱上，機床在工作過程中產生振動，卡盤扳手滑落至高速旋轉的卡盤上，然后被甩出，造成事故.

1.2 扳手隨卡盤一起運動，下撞到導軌，甩出傷人

很多初學者，在工件裝卸完畢以后經常忘記取下卡盤扳手，就啟動主軸;另一種就是在同一機床有多人共同操作時，由于未協調溝通好，在裝卸動作未完成的情況下，就啟動主軸.這種扳手隨卡盤一起運動直接會導致扳手下撞至導軌，撞壞導軌、主軸電機過載燒壞、擠壓到操作者手指、甩出傷人等嚴重事故.

2 解決方案

造成卡盤扳手傷人情況的主要原因是沒有養成規范操作的好習慣：應將用完后的扳手等雜物放置到規定安全區域;多人操作時注重協調工作，待裝夾完畢主軸方得啟動.基于以上分析情況，設計一種既能規范卡盤扳手放置位置又能待裝卸動作完畢再啟動主軸的安全裝置就能夠杜絕卡盤扳手傷人事故的發生.

卡盤的旋轉運動是由主軸電機驅動，所以對主軸電機電路通斷進行控制就可以預防卡盤扳手甩出傷人事故.車床本身都會安裝紅色蘑菇頭狀急停開關，用于緊急情況下切斷主機電源，達到機床和人身保護的作用.[5]但是對于初學者，遇到事故發生由于緊張或對機床不熟悉等緣故，第一反應要么是被嚇懵不動，要么撒腿就跑.

依照我校馬鞍山機床廠C6140A車床電氣原理圖圖1，[6]在急停開關線路上串聯一個常斷滾輪式微動開關，固定在掛輪箱正面，通過卡盤扳手的插入和抽出來控制開關的閉合.急停開關與微動開關都處于通電狀態，主軸電機方能通電工作，反之任意一個處于斷路狀態都沒辦法啟動主軸.同時也解決了卡盤扳手亂拿亂放的問題.

3 設計原理

3.1 電路部分

改裝后急?？刂凭€路如圖2虛線部分，SA為加裝微動開關，與急停開關SA1形成串聯，只有當兩個開關同時處于通電狀態，主軸電機M1方能通電運轉.

3.2 機械部分

車床安全裝置如圖3，利用0.8mm厚鐵板通過鈑金焊接工藝完成防塵盒3的制作，上側鐵板與導套2相互垂直焊接，在防塵盒正面加工兩個寬度為4mm的矩形孔，上下孔距25mm用于調節和固定微動開關4，通過接線端S1和S2與急?？刂凭€連接.工作過程為：卡盤扳手1完成卡盤裝卸任務以后，以導套2作為導向插入防塵盒3中，自重下行到達一定深度，卡盤扳手1左側面與微動開關4滾輪接觸，繼續下行彈片隨之與觸點接觸，使微動開關4形成通路，如虛線部分扳手下行工作狀態5所示，打開急停開關，機床正常運轉.需要卡盤扳手工作時，上提抽出，彈片與觸點分離斷路.

4 設計創新點

4.1 結構簡單易實現

使用的材料都是普通易購買的，改裝成本也低.稍有一點電氣和機械基礎的人員都可以制作安裝.同時本設計未改變機床原有結構和加工方式，使操作者更容易接受.

4.2 結構合理，更可靠

本設計采用滾輪式微動開關，通過卡盤扳手側面擠壓與卸載實現電路通斷動作，相比較之前設計的下壓式結構，進一步提高了微動開關使用壽命;在裝置正面通過矩形孔的設計來固定微動開關，使得微動開關位置調節更方便快捷.

4.3 多層保護，更安全

本設計為電氣與機械相結合，微動開關與急停開關共同保障，使安全系數更高，可以說完全避免了卡盤扳手傷人的情況發生.

4.4 規范操作

由于在使用過程中，卡盤扳手必須插入裝置使電路接通，方可啟動主軸，這樣就防止了卡盤扳手隨意亂放的情況產生.具有強制約束的效果，久而久之操作者就會養成規范操作的習慣.

5 總結

即使現在數控加工設備很方便快捷，但是普通車床的加工優越性始終無法被替代.[7]本設計完全避免了卡盤飛出傷人和撞擊導軌的情況，極大程度上提高了車床操作安全性.本設計在我校已投入實際應用，效果非常顯著.不僅規范了學生操作，提高了學生實訓安全感，[8]同時在教學過程中也減輕了指導教師精神壓力.本設計對于各類院校和機械制造廠具有很強的實用性，推廣價值高.

“安全”是生產與教學活動的核心，不僅需要通過技術手段加以防范，還需要對操作者加強安全教育，時刻保持安全生產的警惕性.

參考文獻：

〔1〕吳波，胡學青，楊潤生，等.一種車床卡盤扳手安全裝置設計[J].陰山學刊，2018，32（3）：75-77.

〔2〕張信，潘文龍.車床卡盤扳手安全保護裝置的設計與應用[J].硅谷，2013（7）：170-181.

〔3〕黃杰超.車床卡盤扳手安全裝置設計[J].裝備制造技術，2014（12）：71-72.

〔4〕孫有亮，閆景潤，張蘭娣.實習用車床的安全裝置設計[J].機械設計與研究，2009（5）：114-116.

〔5〕羅春鑫，劉美紅.車床卡盤扳手急停保護設計與應用[J].機電一體化，2014（7）：70-72.

〔6〕馬鞍山機床有限公司.C6140A普通車床使用說明書[Z].馬鞍山機床有限公司，2018-01-22.

〔7〕劉少飛.傳統加工與數控加工技術在機械行業的發展與應用[J].重型機械，2017（3）：7-12.

〔8〕唐先軍，唐方紅，龍清.基于實訓教學環境的普通車床安全裝置改造[J].新型工業化，2017（4）：102-105.