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普通車床中拖板安全限位自動裝置的設(shè)計(jì)

文檔作者：徐躍增胡偉心文檔來源：浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月01日
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2013年2月
第4l卷第4期
機(jī)床與液壓
MACHINE TOOL&amp;amp; HYDRAULICS
Feb．2013
Vo1．41 No．4
DOI：10．3969／j．issn．1001——3881．2013．04．012
普通車床中拖板安全限位自動裝置的設(shè)計(jì)
徐躍增，胡偉心
(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江杭州311231)
摘要：針對C6140普通車床進(jìn)行增加硬限位自動保護(hù)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)，并通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。改進(jìn)后的普通車床，在
橫向進(jìn)給中能實(shí)現(xiàn)急停，從而避免超程撞車等安全事故。
關(guān)鍵詞：普通車床；限位自動裝置；改裝
中圖分類號：G641 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—3881(2013)4—040—3
Design of Over Travel Limit Devices for Cross Slide of Commom Lathe
XU Yuezeng．HU Weixin
(Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology，Hangzhou Zhejiang 3 1 1 23 1，China)
Abstract：An over travel limit automatic protection device was designed for improving C6140 commom lathe． The improvement
effect was verified by experiment． The improved lathe can stop urgently in horizontal—feeding process． So safe accidents can be
prevented．
Keywords：Commom lathe；Limit automatic protection device；Improved design
普通車床結(jié)構(gòu)相對較簡單，具有徑向和軸向自動
走刀功能，可進(jìn)行一般的常規(guī)加工，適合加工雜件、
維修配件或?yàn)閿?shù)控加工前的粗加工。普通車床操作也
是工科類大學(xué)生必修的實(shí)踐教學(xué)課程，對數(shù)控技術(shù)、
機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生來說，先進(jìn)行普通車床
操作的訓(xùn)練，待操作技能較熟練之后，再學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)
床的操作大有好處。在一般的機(jī)床加工行業(yè)中，普通
車加工的切削量往往會超過60％ 。熟練掌握普通車
床操作技術(shù)也是學(xué)生就業(yè)的需要，我國現(xiàn)階段的機(jī)械
行業(yè)中，更需要既能操作數(shù)控機(jī)床又能操作普通機(jī)床
的高技能人才。
數(shù)控車床是在普通車床的基礎(chǔ)上加裝數(shù)控操作系
統(tǒng)，采用無極變速，設(shè)置行程限位開關(guān)，可手工編程
和電腦編程，適合加工中小批量及外形復(fù)雜的工件，
加工精度高，但價(jià)格昂貴，維修費(fèi)用高。在職業(yè)技術(shù)
學(xué)院教學(xué)中，使用普通機(jī)床更能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，既有利
于教學(xué)質(zhì)量的提高，又能達(dá)到降低教學(xué)成本的效果。
數(shù)控機(jī)床上因?yàn)橛邢尬婚_關(guān)，不用擔(dān)心超程，但普通
機(jī)床沒有超程限位裝置，初學(xué)者往往會因?yàn)閯幼鞑粎f(xié)
調(diào)過度搖動手輪，使其超出行程，撞到防護(hù)罩上或手
輪上，缺乏安全保障。
1 安全限位自動裝置的總體構(gòu)架
1．1 普通C6140車床概況
C6140普通車床屬于通用機(jī)床。其性能、結(jié)構(gòu)和
技術(shù)參數(shù)與同類規(guī)格車床大致相近，最大工件回轉(zhuǎn)直
徑為400 mm，最大工件長度是1 000 mm (從750～
2 000 mm不等)，是用于生產(chǎn)加工的完全型車床。該
車床具有較廣泛的工藝性能，適用于一般機(jī)械制造業(yè)
的單件、小批生產(chǎn)車間，各行業(yè)的工具制作部門、機(jī)
器設(shè)備修理部門，試驗(yàn)室和職業(yè)院校學(xué)生實(shí)訓(xùn)用。
1．2 普通車床在教學(xué)應(yīng)用中存在的安全隱患
職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)基地的普通車床主要是以教學(xué)為目
的，基本上是以學(xué)生使用、訓(xùn)練為主。使用者大多是
初學(xué)操作，技術(shù)上較為生疏，也不像操作熟練的老師
傅那樣懂得很多加工注意事項(xiàng)。尤其是在加工實(shí)訓(xùn)過
程中，學(xué)生往往只注意到加工工件的位置，擔(dān)心尺寸
超差，難以顧及進(jìn)給手輪等部位的安全性。因此，在
加工過程中，進(jìn)刀或退刀時(shí)，容易使拖板撞到手輪
上，尤其是在中拖板上發(fā)生的可能性最大。這就給設(shè)
備和人身安全埋下了隱患。
(1)當(dāng)車削進(jìn)給縱向運(yùn)動時(shí)，會撞到卡盤，輕
則損害刀具、工件，重則殃及人身安全。
(2)中拖板橫向進(jìn)給時(shí)，往里走會撞到防護(hù)罩，
在產(chǎn)生噪聲的同時(shí)，嚴(yán)重影響絲杠傳動精度和工件的
加工精度。
(3)向外走時(shí)，會撞到大拖板的手輪，同樣在
影響中拖板的同時(shí)，還會影響大拖板，引起設(shè)備安全
事故。
(4)損害機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，例如齒輪、摩
擦片等。
收稿日期：2012一O1—17
基金項(xiàng)目：浙江省教育廳科研資助項(xiàng)目(Y201225929)
作者簡介：徐躍增(1956一)，男，副教授，從事機(jī)電一體化技術(shù)教學(xué)與研究。E—mail：yzxu9@126．com。
第4期 徐躍增等：普通車床中拖板安全限位自動裝置的設(shè)計(jì) ·41·
(5)影響工藝系統(tǒng)剛度。
1．3 設(shè)置限位自動裝置
限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，廣泛用于控制機(jī)械設(shè)備
的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，利用運(yùn)動部件的
碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或斷開控制電路，達(dá)到
一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)
動的位置或行程，使運(yùn)動機(jī)械按一定位置或行程自動
停止、反向運(yùn)動、變速運(yùn)動或自動往返運(yùn)動等。選擇
適當(dāng)?shù)男谐涕_關(guān)，在普通車床的合適位置設(shè)計(jì)安裝限
位自動裝置，以確保學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)的操作安全，具有極
為重要的意義。
2 改進(jìn)方案的擬定
采用普通車床加工時(shí)，如果操作不當(dāng)，大、中拖
板很容易超出行程撞到極限，尤其是中拖板。當(dāng)中拖
板走到極限(靠近操作者)時(shí)，極易發(fā)生設(shè)備和人
身安全事故。針對以上問題，提出以下改進(jìn)方案。
2．1 改進(jìn)方案
在中拖板上加一個(gè)限位開關(guān)，使它在中拖板運(yùn)動
到一定位置時(shí)起作用。在加工過程中，如果中拖板超
程，它便能自動切斷主機(jī)電路，使主軸停止工作，就
好像按了急停按鈕一樣，到了一定的位置就會自動停
止，而且不容易發(fā)生安全事故。在加工過程中，橫向
進(jìn)給超程時(shí)，其主要作用就是使主機(jī)停轉(zhuǎn)，讓它正常
工作的前提條件主要有：
(1)要有固定的位置，也可稱為極限位置，來安
裝限位開關(guān)的固定塊和觸點(diǎn)；
(2)擋塊要有一定的調(diào)節(jié)范圍；
(3)在進(jìn)給超程時(shí)，能使主機(jī)自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)；
(4)停止后，復(fù)位方便、快捷；
(5)裝置在實(shí)際生產(chǎn)中方便，不受外界加工因素
(如鐵屑、冷卻液、大中拖板的自動行走等)的影
響；
(6)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。
2．2 限位開關(guān)的選擇與安裝、調(diào)試
(1)限位開關(guān)的型號選擇
行程限位開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、
微動式和組合式。根據(jù)擋塊的形式和試驗(yàn)論證比較，
選擇日本松下AZ7311限位開關(guān)(圖1)，無論是電氣
性能還是機(jī)械性能和使用條件，均能滿足要求，尤其
是其壽命指標(biāo)，機(jī)械壽命1 000萬次以上(通斷頻率
50~／mln)；電氣壽命(阻性負(fù)載)20次以上(通斷
頻率20~X／min)，完全能滿足使用要求，而且，其安
裝位置也非常有利于接線。行程限位開關(guān)的工作原理
是：當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的推桿時(shí)，頂
下推桿，使微動開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動作；當(dāng)運(yùn)動機(jī)械
返回時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動作部件復(fù)位。
圖1 AZ7311限位開關(guān)
(2)限位開關(guān)的安裝
根據(jù)中拖板的行程和實(shí)際數(shù)值，在中拖板靠近尾
座的一邊，安裝固定塊、擋塊滑動條，在滑動條上裝
上兩個(gè)能活動的擋塊并固定。在擋塊的下方大拖板的
中間，安裝限位開關(guān)，如圖2所示。
中拖板運(yùn)動方向
—■■——---—一————————-●
l一限位開關(guān)2一崮定塊卜滑動擋塊4一擋塊滑動條
5_-中拖板6__大拖板
圖2 安裝簡易示意圖
(3)電氣控制及線路布置
根據(jù)圖3所示的機(jī)床電氣原理圖，在安全保護(hù)的
線路停止按鈕的電路上(中)，串聯(lián)一個(gè)限位開關(guān)。
如圖4所示，在SB4的按鈕處(4與5之間)串
聯(lián)一個(gè)限位開關(guān)，因?yàn)镾IM 是停止按鈕，而SB1卻
是急停按鈕。改裝后連接如圖5所示。
(4)試驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過試驗(yàn)測試，獲取以下2組數(shù)據(jù)：
第一組：① 轉(zhuǎn)速停止：以500 r／min為例，當(dāng)擋
塊壓迫到觸點(diǎn)以后，電源立即關(guān)閉，關(guān)閉電源后約
3．2 s，主軸停轉(zhuǎn)。②進(jìn)給停止：以0．1 mm／r為例，
當(dāng)行程開關(guān)斷開后，主軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動3．2 s(約26轉(zhuǎn)
圈)，進(jìn)給行走距離約為2．6 mm。這部分距離可以預(yù)
先設(shè)置在擋塊的位置上。
第二組：① 轉(zhuǎn)速停止：以800 r／min為例，當(dāng)擋
塊壓迫到觸點(diǎn)以后， 電源立即關(guān)閉，關(guān)閉電源后約
3．7 s，主軸停轉(zhuǎn)。② 進(jìn)給停止：以0．25 mm／r為例，
當(dāng)行程開關(guān)斷開后，主軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動3．7 s(約49．3
圈)，進(jìn)給行走距離約為12．3 mm。
說明：①第一組在實(shí)習(xí)中屬于常用，第二組基本
上可以視作極限，實(shí)際操作中的取值一般不會再大
了；②不同的車床可能會略有差異。
· 42· 機(jī)床與液壓 第4l卷
電曩 電I開 主電機(jī)
． 舯電囊 快董暮葫電機(jī) 主電機(jī)控■安壘|I護(hù)皇停 磚 電機(jī)控■ 搿 嘲 一朝l魯起剖呷_-B幕曜-墨-
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- 380V I5．厶A 0．32A 6A -380V 22．5A 0．32A 6A -380V 30A 0．32A 6A
吐20V I厶A O．32A 6A llkW 一^20V ?0A 0．32A 6A l5kw -／+?OV 28A 0．j2A 6A
7 5kW 19
． ‘‘OV I3A 0．32A 6A 一‘‘OV 6A 0．32A 6A -‘‘0V 26．7A 0．52A 6A
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注：各過熱蛙電暑■定售為●滑t．以各電機(jī)鼉鼻讎售為標(biāo)準(zhǔn)．H PSl
圖4 改裝前SB4電
氣連接圖
圖3 電氣原理圖
正常的操作完全一樣。
SQ5
為
限
位
開
關(guān)
圖5 改裝后SB4
電氣連接圖
3 裝置的特點(diǎn)
裝置安裝、調(diào)試成功后所表現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)有以下
幾點(diǎn)：
(1)限位開關(guān)的觸點(diǎn)固定在大拖板上，不受中拖
板運(yùn)動的影響。
(2)能根據(jù)中拖板行程位置以及使用者的意愿，
隨意調(diào)節(jié)擋塊的位置，來控制機(jī)床行程的長短，并能
作相對固定。
(3)當(dāng)中拖板超程時(shí)，擋塊撞擊到限位開關(guān)，便
可以直接切斷主機(jī)電源，讓主機(jī)立刻停轉(zhuǎn)，試驗(yàn)效果
很好(見上述數(shù)據(jù))。
(4)當(dāng)超程停止后，只需在中拖板回安全行程內(nèi)
的條件下，按下綠色的啟動按鈕就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位，跟
(5)裝置安裝在尾座這一面，擋塊與限位開關(guān)的
觸點(diǎn)分別安裝在中拖板和大拖板上，不會相互影響。
而且，在實(shí)際加工過程中，不會受鐵屑等加工因素的
影響。
(6)限位開關(guān)是和停止按鈕串聯(lián)的，也就是多了
一個(gè)停止按鈕。限位的挑選以及安裝是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
的，它能不間斷地完成安全停止工作，性能穩(wěn)定的同
時(shí)運(yùn)行很可靠。
4 結(jié)束語
在普通車床上設(shè)置限位自動裝置，技術(shù)改造容易
實(shí)現(xiàn)，投資成本較低，效果明顯，具有一定的參考推
廣意義。在加工過程中能保證人身安全、機(jī)床設(shè)備安
全，讓操作者更加投入到加工中去。但是，增加限位
自動裝置后，也有可能導(dǎo)致操作者降低對機(jī)床操作的
注意力。因此，雖然加裝安全裝置，仍然要求操作者
集中精神、規(guī)范操作。
參考文獻(xiàn)：
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社．2008．
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