车床卡盘扳手安全保护装置的设计与应用

程立明

摘 要:文中阐述了普通车床设置安全防护装置的必要性,进一步分析了卡盘扳手引发安全事故的主客观因素,并由此采用电气控制方法实现车床卡盘安全保护装置的设计,取得了较好的使用效果,由卡盘扳手引发的普通车床安全事故降为零。

关键词:普通车床 卡盘扳手 安全保护

各企业、厂矿、学校在利用普通车床加工作业时,机械伤害事故很频繁,所以,在车床加工作业中强化安全教育,加强安全管理,提供先进技术,提高机械化程度,是预防和杜绝事故发生的一项长期任务。由于操作时的自动化程度不高,仍用手工作业,即用双手频繁地操作各种手柄,时间长、精力高度集中、容易疲劳,要有日积月累、熟能生巧的过程。在这种情况下,如果没有安全防范措施和安全防护装置,就极易发生人身、设备事故。普通车床是靠较高的转速来完成工作的,造成伤害的起因大多是由卡盘扳手、工具或工件引起的。特别是刚学习使用车床的工人和技能实训的学生尤显突出。由于对设备操作性能不熟悉或疏忽大意而误启动车床,很容易发生卡盘扳手伤人或损坏机床设备的事故。因此,很有必要在普通车床上增设卡盘扳手安全装置。

一、普通车床卡盘扳手安全事故分析

卡盘扳手引起的安全事故主要是由于卡盘扳手插在卡盘上,而主轴突然启动,安全事故卡盘扳手飞出或者向下撞击床身导轨,导致事故发生,伤及人身或损坏机床。分析其产生原因,可以归纳为以下两种情形。

1.机床本身机械部分操作失灵或故障,是事故发生的客观因素

正常工作状态下,车床将离合器手柄置于中间位置,卡盘完全停止,将卡盘扳手插入卡盘装卸工件时,卡盘不会突然转动。但当机床本身机械操作失灵时,会在使用卡盘扳手操作过程中,出现意外情况,如主轴箱中离合器摩擦片间隙调整不当或离合器手柄定位部分磨损造成定位不可靠,即使将离合器手柄置于中间位置而主电机处于通电状态,此时主轴虽然没有转动,由于主电机未断电仍处于旋转状态,卡盘扳手插入卡盘装卸工件时,卡盘由于受到外力的驱动就有可能突然转动,从而引发事故发生。

2.离合器手柄操作不当,是事故发生的主观因素

离合器各部位都工作正常,卡盘扳手插入卡盘装卸工件时未及时取出,即开通机床;或在装卸工件时,操作者不小心碰触离合器手柄而开通机床,以及他人未经允许操作或未尽注意义务操作等致使卡盘突然转动,而引发事故的发生,这都是由于主观因素或称人为而造成的事故。这也是较为常见的卡盘扳手发生安全事故的主要原因。杜绝该类事故的发生,特别在各类学校的工程训练中心,更具有重要的意义。由于设备数量的局限,经常2个以上的学生同时操作1台车床,其中1人操作另1人围观,使误碰离合器手柄的可能性增加,重大事故的发生机率也增加。

综上所述,卡盘扳手安全装置是相当必要的。

二、卡盘扳手安全保护装置工作原理

以C6136Y型普通车床为例,介绍卡盘扳手安全保护装置工作原理。

卡盘扳手安全保护装置实质是电机主控回路某相线上设置的一种机械式电气开关,如图1所示。

当将扳手插入装置中则可以接通电路,否则主电路处于断路或缺相状态,电机停转。当我们使用扳手后而忘记取出扳手即扳手仍放在卡盘上时,此时无论如何操纵机床电源开关,电机主电路都处于断开状态,主轴不转,不会由于误操作使电路接通,从而实现了卡盘扳手安全保护作用;当我们要开动机床,只要将扳手插入安全装置中即可,操作简单方便。

三、卡盘扳手安全保护装置设计

1.车床卡盘扳手装置的制作

取大约5mm厚铁板100mm×70mm和孔径φ25mm×80mm铁管,在铁管一端铣槽φ10mm×25mm,如图2所示,

二者焊接后再把行程开关固定其上,然后整体安装在主轴箱合适的位置上。在主轴箱上钻孔、攻丝,孔不可钻通箱壁,否则会有渗油现象。最后安装防尘盖,防尘盖可用铁皮做成“Z”型,顶部折边。主要防止铁屑、飞尘等进入,造成短路危险和影响其使用寿命。

2.车床卡盘扳手装置的机械结构及工作原理(如图3所示)

当扳手插入装置后,3行程开关的触点在外力(扳手)的作用下被推开,行程开关接通电路,反之,如不将扳手插入装置中,则电路断开。即行程开关的触头是依靠弹簧力使动合、动断触头换接,当外力作用卸掉后,借助于弹簧的复位力自动复位。安全装置实物图见图4

四、结束语

通过10多年时间的连续使用,装置安全、可靠、无故障,事故降至为零。实现了卡盘扳手安全装置对人身和设备的有效保护。

该装置结构简单、重量轻、耐油污、防振动、无误动作等。能承受较大的冲击力,更换方便,安全可靠,成本低。适用于培训学校、厂矿和有类似安全隐患的机械设备。

参考文献

[1]朱昌盛,毕晓毅,张凯.车床卡盘安全保护系统的设计[J].机械设计与制造,2007.8

[2]王勇,赖思琦,郭磊.车床主轴启停与工件装夹联锁控制装置的设计与应用[J].机械制造技术,2008,12

[3]杜晓林.普通车床伤害事故的防范措施[J].安全技术与管理,2006,4