家用型臺式車床主軸夾具電路改造

顧中杰

摘 要

對CJ9525/440家用型臺式車床進行主軸夾具電氣改造。分析機床運行中的問題，結合現場所需要的工藝要求進行相應改造。改造后的機床性能穩定，能完成正常的生產需求。

關鍵詞

家用型臺式車床;電氣控制改造;機械安全

中圖分類號： TG519.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.049

0 引言

我公司有一臺CJ9525/440家用型臺式車床，其原本的主軸夾緊裝置已被改造成手動推拉形式，隨著工藝的不斷進步以及工藝的要求不斷改變，該機床現在已經無法滿足生產效率和員工的需求，需要進行二次改造，改造成由電路控制的夾緊裝置。由于該車床年代久遠，在電氣的改造、維護、維修等方面造成了一定的困難?，F在原有電路的基礎之上，另外重新設計一套符合現場需求的與原有電路相對獨立的電路。

根據電氣系統的設計原則，在保證人身安全的基礎上，最大限度地實現生產過程中的電氣控制要求，實現整個控制回路：配電可靠、經濟合理和安裝維護方便。現就從生產工藝、電氣要求、控制線路、接線測試幾個方面進行敘述。

1 生產工藝

該車床原本的生產模式為：工人一只手拉開車床的加裝手把，打開車床夾具，另一只手將工件放置在夾具中，放開手把夾具通過機械反彈夾緊工件，再按下啟動按鈕后主軸帶動夾具旋轉、車刀前進，前進至進刀限位處車刀退回，主軸停止轉動，工人再拉開手把，打開夾具取出工件，將下一工件裝入，重復以上動作。

現為提高生產效率以及減輕員工勞動力，將手拉手把部分改裝成電氣控制裝置，機械上在原有手把處安裝一個氣缸，由氣缸帶動原手把帶動部分來進行工件的夾緊、放松。電氣上由電磁閥控制氣缸的動作，外加按鈕、限位等控制電磁閥的動作，形成一整套的電氣控制裝置。

2 電氣設計

為了保證人身安全，又要考慮到機械上的安全，電氣設計需要滿足以下幾點：

1）雙啟動開關控制

夾具夾緊的動作控制需要由兩個啟動開關共同控制，只有在兩個開關同時按下之時才會進行夾緊動作。且兩個按鈕位置必須大于一個成年人小臂的長度，這樣做是以防單個按鈕控制時會產生誤操作，在工人放工件之時夾具就夾緊，造成人身損害。

2）夾緊限位

為確保夾具正確夾緊，機床不在工件沒安放或者放錯、放歪等情況下進行加工，必須安裝一個夾緊的限位。當夾具正確夾緊之時該燈導通，只有在該燈導通的情況下機床的原啟動按鈕才會有用。

為此在氣缸的選用上選用內帶磁環的氣缸，這樣就可以使用磁性感應開關來獲取氣缸運動的信號。使用磁性感應開關主要是因為它有著抗干擾能力強，防水性能好，動作距離遠，能耐高溫等優點，可靠性比較高。

3）夾具松開按鈕的聯動

由于車床的夾具是與主軸同步旋轉的，當主軸旋轉之時夾具不能被打開，防止工件在旋轉之時被拋出，造成人身損害。

由于該車床停止之時沒有剎車裝置，主軸電機接觸器失電后，馬達在慣性下仍會旋轉一秒左右，此時旋轉速度仍舊比較快，所以必須加裝一套延時裝置，在主軸電機接觸器失電后進行延時，大概兩秒之后夾具的松開按鈕才起作用。

3 控制線路

根據生產工藝和電氣要求，設計了一套控制電路，電路圖如下圖所示：

圖中SB1、SB2為夾具夾緊氣缸控制開關，兩個開關串聯控制中間繼電器KA，當KA得電吸合時自鎖，同時控制夾具電磁閥YV吸合，夾具夾緊。當夾具松開按鈕SB3動作，KA失電，同時夾具電磁閥YV失電，夾具松開。

當夾具夾緊時，磁性感應開關SQ1感應動作，啟動開關SB4才能動作，KM吸合，主軸開始旋轉，車床開始加工，當加工至限位SQ2處，KM斷電主軸停轉，車床加工結束。

在KM吸合之時，通過中間繼電器KA2的常閉觸點，瞬時導通中間繼電器KA2，同時KA2的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，KA2通過自身觸點自鎖，與KM斷開電氣上的連接。此時KA2通過自己的常開觸點進行自鎖。

當KA2吸合且KM斷開之時，KM的常閉觸點導通，常開觸點斷開，KT通過KA2的常開觸點以及KM的常閉觸點導通并開始計時，即當主軸停轉之后才開始計時，定時時間到，KT常閉觸點延時斷開，KA2與KT同時斷電。同時在KA2通電期間，常開觸點閉合，短接SB3兩端，使得SB3不工作，這樣使得夾具電磁閥YV在此期間一直處于吸合狀態，也無法通過開關將其斷開，夾具一直保持夾緊狀態。

根據圖中可以知道KA2從KM吸合的瞬間也同時吸合，一直到KM失電之后KT時間到為止才失電，這樣通過調節KT的時間可以保證在主軸仍在運轉之時，夾具不被打開，防止相關的人身損害。

4 接線測試

根據以上電路圖，準備好相應電器元件進行接線，線路接好之后再進行測試電路，通過一些非正常操作來檢驗電路的安全性能，測試內容如下：

1）分別按下SB1、SB2，夾具不動作。只有一起按下SB1、SB2時夾具才夾緊。夾具夾緊狀態時磁性感應開關SQ1燈應亮。

2）夾具未夾緊或者未夾好狀態，車床不能啟動，只有在夾具夾緊狀態下車床才能啟動。夾緊狀態可以通過調節SQ1的位置進行相應的調整。

3）當主軸處于旋轉狀態時按下SB3，此時夾具不能打開。只有在主軸停止旋轉時夾具才能打開?？梢酝ㄟ^調節KT的時間長短來控制SB3起作用的時間起點。

通過一系列的測試，證明該電路能夠達成以上所有要求，能夠較為安全可靠地運行。

5 結論

該次車床的改造，因該車床年代久遠，沒有原有電路圖，故而做成單獨獨立的電路控制模塊，該模塊不僅考慮到了電氣上的設計要求，同時考慮到了機械上的安全，通過電氣上的各種連鎖、互鎖、自鎖等手段保障機械上的動作安全、可靠，在盡可能減少安全事故的同時也能滿足生產上的需要。該方案雖然通過了一系列的測試也投入到了生產中，但仍有可能有考慮不周的地方，敬請各位專家同仁斧正。

參考文獻

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