家用型台式车床主轴夹具电路改造
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摘 要
对CJ9525/440家用型台式车床进行主轴夹具电气改造。分析机床运行中的问题，结合现场所需要的工艺要求进行相应改造。改造后的机床性能稳定，能完成正常的生产需求。
关键词
家用型台式车床;电气控制改造;机械安全
中图分类号： TG519.1 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.049
0 引言
我公司有一台CJ9525/440家用型台式车床，其原本的主轴夹紧装置已被改造成手动推拉形式，随着工艺的不断进步以及工艺的要求不断改变，该机床现在已经无法满足生产效率和员工的需求，需要进行二次改造，改造成由电路控制的夹紧装置。由于该车床年代久远，在电气的改造、维护、维修等方面造成了一定的困难。现在原有电路的基础之上，另外重新设计一套符合现场需求的与原有电路相对独立的电路。
根据电气系统的设计原则，在保证人身安全的基础上，最大限度地实现生产过程中的电气控制要求，实现整个控制回路：配电可靠、经济合理和安装维护方便。现就从生产工艺、电气要求、控制线路、接线测试几个方面进行叙述。
1 生产工艺
该车床原本的生产模式为：工人一只手拉开车床的加装手把，打开车床夹具，另一只手将工件放置在夹具中，放开手把夹具通过机械反弹夹紧工件，再按下启动按钮后主轴带动夹具旋转、车刀前进，前进至进刀限位处车刀退回，主轴停止转动，工人再拉开手把，打开夹具取出工件，将下一工件装入，重复以上动作。
现为提高生产效率以及减轻员工劳动力，将手拉手把部分改装成电气控制装置，机械上在原有手把处安装一个氣缸，由气缸带动原手把带动部分来进行工件的夹紧、放松。电气上由电磁阀控制气缸的动作，外加按钮、限位等控制电磁阀的动作，形成一整套的电气控制装置。
2 电气设计
为了保证人身安全，又要考虑到机械上的安全，电气设计需要满足以下几点：
1）双启动开关控制
夹具夹紧的动作控制需要由两个启动开关共同控制，只有在两个开关同时按下之时才会进行夹紧动作。且两个按钮位置必须大于一个成年人小臂的长度，这样做是以防单个按钮控制时会产生误操作，在工人放工件之时夹具就夹紧，造成人身损害。
2）夹紧限位
为确保夹具正确夹紧，机床不在工件没安放或者放错、放歪等情况下进行加工，必须安装一个夹紧的限位。当夹具正确夹紧之时该灯导通，只有在该灯导通的情况下机床的原启动按钮才会有用。
为此在气缸的选用上选用内带磁环的气缸，这样就可以使用磁性感应开关来获取气缸运动的信号。使用磁性感应开关主要是因为它有着抗干扰能力强，防水性能好，动作距离远，能耐高温等优点，可靠性比较高。
3）夹具松开按钮的联动
由于车床的夹具是与主轴同步旋转的，当主轴旋转之时夹具不能被打开，防止工件在旋转之时被抛出，造成人身损害。
由于该车床停止之时没有刹车装置，主轴电机接触器失电后，马达在惯性下仍会旋转一秒左右，此时旋转速度仍旧比较快，所以必须加装一套延时装置，在主轴电机接触器失电后进行延时，大概两秒之后夹具的松开按钮才起作用。
3 控制线路
根据生产工艺和电气要求，设计了一套控制电路，电路图如下图所示：
图中SB1、SB2为夹具夹紧气缸控制开关，两个开关串联控制中间继电器KA，当KA得电吸合时自锁，同时控制夹具电磁阀YV吸合，夹具夹紧。当夹具松开按钮SB3动作，KA失电，同时夹具电磁阀YV失电，夹具松开。
当夹具夹紧时，磁性感应开关SQ1感应动作，启动开关SB4才能动作，KM吸合，主轴开始旋转，车床开始加工，当加工至限位SQ2处，KM断电主轴停转，车床加工结束。
在KM吸合之时，通过中间继电器KA2的常闭触点，瞬时导通中间继电器KA2，同时KA2的常开触点闭合，常闭触点断开，KA2通过自身触点自锁，与KM断开电气上的连接。此时KA2通过自己的常开触点进行自锁。
当KA2吸合且KM断开之时，KM的常闭触点导通，常开触点断开，KT通过KA2的常开触点以及KM的常闭触点导通并开始计时，即当主轴停转之后才开始计时，定时时间到，KT常闭触点延时断开，KA2与KT同时断电。同时在KA2通电期间，常开触点闭合，短接SB3两端，使得SB3不工作，这样使得夹具电磁阀YV在此期间一直处于吸合状态，也无法通过开关将其断开，夹具一直保持夹紧状态。
根据图中可以知道KA2从KM吸合的瞬间也同时吸合，一直到KM失电之后KT时间到为止才失电，这样通过调节KT的时间可以保证在主轴仍在运转之时，夹具不被打开，防止相关的人身损害。
4 接线测试
根据以上电路图，准备好相应电器元件进行接线，线路接好之后再进行测试电路，通过一些非正常操作来检验电路的安全性能，测试内容如下：
1）分别按下SB1、SB2，夹具不动作。只有一起按下SB1、SB2时夹具才夹紧。夹具夹紧状态时磁性感应开关SQ1灯应亮。
2）夹具未夹紧或者未夹好状态，车床不能启动，只有在夹具夹紧状态下车床才能启动。夹紧状态可以通过调节SQ1的位置进行相应的调整。
3）当主轴处于旋转状态时按下SB3，此时夹具不能打开。只有在主轴停止旋转时夹具才能打开。可以通过调节KT的时间长短来控制SB3起作用的时间起点。
通过一系列的测试，证明该电路能够达成以上所有要求，能够较为安全可靠地运行。
5 结论
该次车床的改造，因该车床年代久远，没有原有电路图，故而做成单独独立的电路控制模块，该模块不仅考虑到了电气上的设计要求，同时考虑到了机械上的安全，通过电气上的各种连锁、互锁、自锁等手段保障机械上的动作安全、可靠，在尽可能减少安全事故的同时也能满足生产上的需要。该方案虽然通过了一系列的测试也投入到了生产中，但仍有可能有考虑不周的地方，敬请各位专家同仁斧正。
参考文献
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[2]王慧玲.电路基础[M].高等教育出版社， 2007.
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