普通车床安全保护系统

普通车床安全保护系统（精选4篇）

普通车床安全保护系统 篇1

普通车床是一种卧式机床, 它能够对多种类型的工件进行多种工序的加工, 在工件的各种内外螺纹和内外回转表面、端面的加工使用比较常见, 使用一些刀具和附件, 还可以对工件的扩孔、钻孔、滚花和攻丝等进行加工。在机械加工过程中, 对普通机床操作不当而引起的事故非常的常见, 所以, 普通车床机械加工过程中对安全保护系统的设计就显得非常重要。

1 普通车床机械加工过程中的安全概述

在普通机床机械加工过程中, 由于对设备的操作要求严格, 需要注意许多事项, 可能产生机械危险。在机械加工中, 把由机器零件、工具、工件或是飞溅的固体、流体物质等的机械作用产生的伤害的各种物理因素的总称为机械危险。机械危险分为两种, 分别是机械危险和非机械危险。非机械危险中又具体分为了电气危险、热危险、辐射危险、噪声危险、振动危险等等。

对普通车床的使用, 有很严格的条件要求, 需要满足机床放置地有较小的电源电压波动、不超过30摄氏度的环境温度低于、不超过80%的相对湿度的环境条件, 正常的使用条件是对安全的保证。具体如下:

1.1 对机床安置的要求

远离振源、防止气流和潮湿的影响、防止阳光直接照射和热辐射的影响是机床安置首先要考虑的环境因素。振源在机床附近会影响到机床的加工精度和稳定性, 使得电子元件接触不好, 出现故障, 影响到机床的可靠性, 所以机床最好放置在远离震源的位置, 若其安置附近不能避免震源, 也要设有防振沟。

1.2 对电源条件的要求

机加工车间是普通机床常见的安置地点, 但是由于机加工车间具有温度变化大, 使用条件差的特点, 再加上有很多的机电设备, 车间中的会有很大的电网波动。所以, 在普通车床的安置地点, 应该严格控制电源电压, 使其波动在一定的范围内保持稳定。不然的话, 其波动会对数控系统的正常工作造成影响。

1.3 对温度条件的要求

普通机床的环境温度要不超过30℃, 相对温度要小于80%。如果温度和湿度较高会降低控制系统元件的寿命, 同时使机床发生故障的几率增多;而且随着机床温度和湿度的增高, 会使灰尘增多, 粘结在集成电路板上, 发生短路。一般情况下, 排风扇或冷风机是数控电控箱内部不可缺少的设置, 它能够使电子元件, 尤其是中央处理器的工作温度保持稳定, 即使变化其温度差也在允许范围内。

1.4 对机床使用的要求

1.4.1 在普通机床使用时, 由于系统内制造厂

设定的参数对机床各部件动态特征有着直接的影响, 因此不能对系统内已经设定的参数进行随意改动。其中只可以根据实际情况对间隙补偿参数数值进行一定调整。

1.4.2 机床使用过程中更不能对机床附件进

行盲目更换, 比如使用的液压卡盘与说明书规定不符。制造厂在附件的设置时, 已经对各项环节的参数匹配有了一定的考虑。随意更换会使机床出现各项环节参数不匹配的问题, 严重的甚至可能出现事故。要使液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸使用的压力保持在许用应力的范围内, 不能进行随意的提高。

2 安全保护系统的必要性

对普通机床的使用条件有很大的要求, 其在机械加工过程中, 需要注意的事项也有很多, 对这些问题的不注意, 导致操作不当, 很容易就会出现安全事故。所以机械加工过程中普通机床的安全保护系统非常重要。

机床的刀具、工件或传动装置和砂轮设备等是普通机床使用中对人身的伤害最为严重的安全隐患, 会引起无法挽回的损失, 然而每一个技术工人都要经历从生疏到熟练的机械加工过程, 在这个过程中是不可能没有一点安全隐患的, 只能够在操作过程中想办法减少隐患, 或者在操作过程中做到提前预防。

另外, 在普通机床使用中, 铁屑飞溅也是造成安全事故的主要危险源。这就需要在普通机床使用中严格按照操作规范来进行, 佩戴相应的劳保用品, 在实际机械操作中, 有些时候操作人员可能会因一些原因对穿戴有所忽略, 比如说摘掉手套、将长袖挽起, 这都造成了安全隐患;同时, 在机床设备方面, 可以设置铁屑挡板, 对铁屑飞溅有一定的防护性。

总体来说, 普通机床机械加工过程中, 操作生疏和麻痹大意是事故发生的两个最主要原因。对此, 除了加强对软件 (如安全教育、规章制度等) 的管理之外, 还要从硬件上减少或防止事故发生的可能性, 这都是非常必要的举措。安全保护系统就对普通车床机械加工过程中的安全隐患有一定的防范作用。通过这些安全系统的设置, 其在加工操作过程中对普通机床的使用都有一定的保护性, 在出现问题时, 能够及时给予反映, 使机床的伤害降至最低, 保证使用人员的安全, 避免过大损失的出现。

3 安全保护系统的应用

本文中主要介绍的是一种安全开关的应用。其主要是对普通车床进行加装安全开关, 使得在机械加工时, 启动机床, 就一定要把卡盘扳手拿下来, 然后插入安全开关中, 这样就会使行程开关的触头收缩, 使车床主轴开始通电。不然的话机床主轴是无法通电的, 机床也就不会开始工作。

安全开关的主要原理就是通过利用卡盘扳手自身的重力来使行程开关的弹簧被压紧, 达到电路闭合的目的, 使机床开始进行机械加工。这样, 在安全开关的设置中, 合适行程开关的选择使用非常重要, 还可以加一个固定铰链的压紧板在保护外壳上, 使卡盘扳手能够很好地顶住行程开关的触头。另外, 可以根据卡盘扳手的长度和行程开关触头的行程来确定压紧板的大小。目前, 安全开关的已经得到了很大的使用。

在普通机床机械加工过程中, 安全保护系统已经得到了很大的发展, 其主要应用也很多, 在科技日益进步的今天, 对普通机床的安全保护系统需要我们时刻的探索更新, 使机械加工更安全、更科学的完成。

4 总结

由于普通机床的安全性问题, 工伤事故和财产损失是每年都不可避免的。而科学技术的不断发展进步, 机械化水平也随之得到了很大的提高, 普通机床的应用改革成为了机械工程中的重点内容, 在其机械加工过程中应用良好的安全保护系统是其越来越重要的要求, 能够保障普通机床在机械加工过程中将危险降至最低, 减少财产损失, 保证人身安全。

摘要：普通机床是车床中应用最广泛的一种。在机械加工中对于普通机床的使用操作如果不当, 就会产生安全隐患。因此, 普通机床的安全保护系统具有重要作用。

关键词：普通车床,机械加工,安全保护

参考文献

[1]宋小红, 曹峰.普通车床安全保护系统[J].河南科技, 2010, (11) [1]宋小红, 曹峰.普通车床安全保护系统[J].河南科技, 2010, (11)

[2]卢玲.CA6140型普通车床的数控化改造[J].科技创业月刊, 2009, (04) [2]卢玲.CA6140型普通车床的数控化改造[J].科技创业月刊, 2009, (04)

[3]杜增来.普通车床常见故障的分析与排除[J].科技资讯, 2008, (08) [3]杜增来.普通车床常见故障的分析与排除[J].科技资讯, 2008, (08)

普通立式车床数控系统的改造 篇2

关键词：立式车床,数控化改造

1 研究目的与经济效益

普通立床采用接触器、继电器等电气原件来实现各运行部件的控制, 主轴以及各轴进给系统用交流电机拖动, 电气系统非常复杂;这类机床已不能满足现在企业对机床的功能、精度要求。

原设备的床身各大铸造部件如底座、立柱、衡梁等都是坚固的铸铁构件, 机械强度好, 稳定性好。这些铸铁件己使用多年, 自然时效充分, 不易变形, 使用后不会再出现由于机床构件变形而引起的精度变化。机床铸铁件重复使用, 节约资源, 改造机床可以利用原有位置的地基, 可节约大量社会资源;整体改造费用只有购置新机床的一半左右[1]。所以进行数控化改造是一种经济性很高的选择。

2 改造步骤

2.1 调研及系统选型

在改造前, 首先对机床的结构、各轴运动方式、机械精度、外围装置以及数控化改造后要实现的各项功能进行分析。数控系统主要由控制、驱动和测量系统三部分组成, 所以必须事先确定改造涉及面, 考虑到将来生产的需求和目前的经费情况, 最终决定要整体改造。

2.2 准备阶段

确定系统选型后对改造部分应进行机械设计、电路系统设计、PLC程序编制。电路控制系统设计的工作主要是设计新系统硬件与原电气控制部分的接口, 以实现可靠、稳定的通信功能。此外, 结合机床逻辑顺序、各轴动作、外围辅助装置情况, 编写PLC控制程序。

2.3 安装、调试、验收

包括丝杠、电机、工作台、传动部件安装, 新的数控系统硬件安装。电路部分一些电缆需要重新安装, 调试工作包括机械精度、液压稳定性、电气连接、控制可靠性、传感器信号等。

3 改造内容

3.1 选择数控系统

数控系统选择是改造的重要环节, 选择系统性能过高, 成本增加;选择系统性能较低或功能较少, 不能满足加工需要, 不能充分发挥设备的性能, 达不到改造的效果;因此应结合机床实际功能需求进行合理选用。

选择数控系统时, 除经济成本外, 还应主要从两个方面考虑:一方面根据改造机床要实现的功能, 选择系统型号, 从而使改造后的机床能充分发挥改造效果;另一方面是根据现有资源, 实施单位工作人员对各类数控系统的熟悉程度来选择厂家, 便于维修和备件储备。

目前市场上应用较多的系统有SIEMENS、FANUC、华中数控系统、广州数控设备有限公司的数控系统等。其中应用最多的是FANUC数控系统[2]。通过充分研究各主流数控系统的特点、功能、经济性后, 考虑到维修经济性, 结合单位其它设备数控系统的使用情况, 结合人员对各类数控系统熟悉程度, 确定选用FANUC OiTD系统。

3.2 确定伺服驱动系统

数控机床各轴要有良好的定位精度和稳定性。有以下伺服驱动方式选择:

1) 驱动选用步进电动机, 控制方面是开环控制方式, 电动机将电脉冲信号转化为角位移或直线位移, 每输入一个脉冲, 就转动一个固定的角度, 实际的转动位移对系统没有反馈;2) 驱动选用直流电动机或交流伺服电动机, 控制方面采用全闭环方式, 在移动末端安装光栅尺, 测量实际移动量, 反馈到总控系统, 与指令位移对比, 并进行修正;3) 驱动选用直流或交流伺服电动机, 控制方式采用半闭环控制, 电机编码器进行位置反馈。

直流或交流伺服电动机的半闭环控制驱动方式, 各项功能介于开环控制和闭环控制之间。调速范围广, 采用半闭环反馈控制, 性能好于开环控制;且反馈装置简单, 改造时比全闭环采用光栅尺反馈的控制方式容易实现。经过综合分析最终选用了FANUC OiTD系统, 各轴采用半闭环控制方式。

3.3 调速方式的选择

直流伺服电动机特点如下:1) 电枢控制时机械特性线性度比较好。2) 调速范围较广。3) 起动转矩大。4) 功率损耗小, 适用于大功率的驱动系统中。

本次改造的立车其功率较大、车床主轴卡盘较大, 转动惯量大, 所以扭矩较大, 改造如果选用交流变频调速, 则要选择专用电机, 选用大功率变频器, 改造成本会大大增加, 最终本次立式车床数控化改造选用了直流电机, 选用了直流数字化变频技术调速控制。

3.4 改造细节

1) 主轴驱动选用数字化直流调速。包括主轴的驱动路线、液压变速系统的状态调整, 直流变频调速器系统的设计和参数设定、主轴驱动的PLC程序的设计。2) 立式车床刀架移动的X轴和Z轴, 驱动方式选用数控控制。为提高传动系统的定位精度和加工精度, 将系统的传动丝杠改造为滚珠丝杠。滚珠丝杠运行平稳, 特别是启动时无颤振, 低速运动时无爬行。同时具有磨损小、使用寿命长等特点, 在安装时, 可以通过调节预紧力来消除间隙, 提高系统的刚性。3) 采用FANUC Oi-TD数控系统。相应的X轴和Z轴选用其系统匹配的交流伺服电机, 控制方式上采用半闭环。4) 为了实现立式车床具有车螺纹功能, 具有恒线速切削的功能, 需要在主轴上安装同步编码器。采用同步齿形皮带连接, 编码器反馈的数据进入控制系统, 形成一个全闭环控制的模式, 控制系统实时矫正对主轴的输出, 这样也扩大了车床的加工范围。5) 二侧刀架取消。6) 横梁部分不进行改造, 仍保留原有的控制方式。

4 改造前后对比

数控改造后立式车床的主要技术性能指标对比如下表所示。

立式车床数控化改造的设计和实施产生以下效果:

1) 提高了生产效率、降低了加工成本:改造后加工效率提高, 时间明显缩短, 滚珠丝杠传动效率高, 机床功率降低, 能耗减少。2) 加工功能灵活多样:安装主轴编码器后, 立式车床增加了车削螺纹的功能, 增加了恒线速切削的功能, 机床加工性能有很大提高。3) 保证加工质量:丝杠更换为滚珠丝杠, 机床的定位精度有很大提高, 加工精度提升使产品质量有很大提高。

参考文献

[1]杨小荣, 孙芳.车床数控改造[M].上海:上海科学技术出版社, 2007.

普通车床安全保护系统 篇3

传统机床的控制系统大都采用继电器-接触器控制, 其电气控制线路复杂, 接线和电磁阀很多, 控制机构庞大, 易引发线路故障, 维修成本高。而采用PLC控制系统可以实现车床所需的各项控制功能, 该系统可以根据不同的工艺要求只需修改相应的参数和程序即可, 不必对控制系统进行重新设计, 系统只需将各种控制和检测信号通过按钮和检测元件传输到PLC, 在经由PLC内部程序的计算结果输出到各设备, 从而完成电气控制系统对机床的控制。

2 卧式镗床的电气控制要求及特点

⑴主轴电机M1一般选用双速感应电机, 以完成主轴的主运动和刀具的进给运动。电机采用直接起动的方式, 可实现主轴的正、反转以及主轴的变速。为便于加工的调整, 还具有点动控制的功能。

⑵机床停车和点动完后都要进行反接制动控制, 同时为了避免在频繁点动时, 过大的电流致使电机过载及限制反接制动的电流, 因此在点动和反接制动时主轴电机串联了电阻。

⑶主轴电机M1应设有快速精确的停车环节, 同时主轴变速时要有变速冲动环节。快速移动电机也应采用正、反转点动控制方式。

⑷工作台或是刀具自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给不能同时进行, 两者能实现互锁。

3 卧式镗床电气控制系统分析

卧式镗床继电器控制系统的电路图主要由主电路、控制电路、照明电路等组成, 主轴电机M1是双速感应电机, 中间继电器KA1、KA2控制电机的起动与停止, 接触器KM1、KM2控制主轴电机的正反转, 接触器KM4、KM5及时间继电器KT控制主轴电机的变速, 而继电器KM3用来短接串联在定子回路的制动电阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是变速操作盘上的限位开关, 其中SQ5、SQ6作为主轴进刀和工作台移动的互锁限位开关, SQ7、SQ8则为镗头架和工作台的正反快速移动开关。

4 卧式镗床电气控制系统的主电路

主电路中有两台电机:主轴电机M1和快速移动电机M2, 主电机电路分为以下几部分:首先是由交流接触器KM1、KM2构成的电机正反转接线;其次是电流表A经电流互感器TA接在主轴电机M1的动力回路中, 通过时间继电器KT的延时动合触点, 使电机起动时将电流表短接;最后是交流接触器KM3限制主轴电机M1的制动电流。

5 卧式镗床的PLC控制电路

5.1 PLC机型的选择

卧式镗床电气控制系统所需的输入/输出点总数小于256, 属于小型机的范围, 该控制系统只需进行简单的逻辑计算, 主要是实现条件控制和顺序控制的功能, 为了满足卧式镗床电气控制系统的要求, PLC选择西门子公司S7-200系列的产品, 该产品的体积小, 速度快, 具有较强的网络通信能力, 可靠性更高。

5.2 输入/输出点数的确定及其地址分配

通过分析卧式车床电气控制系统的原理图, 车床电气控制系统需要12个外部输入信号和7个输出信号, 通常情况下, PLC的输入/输出点应有适量的冗余, 冗余量需增加30%, 便于系统以后的扩展, 所以本系统所需的输入/输出点一共需要25个, 可选择西门子S7-200系列的CPU224型产品, 24V直流14点输入, 继电器交流10点输出, 并采用其扩展模块。在PLC控制系统的外部接线图中, 主电路、照明电路预计指示电路与原电路相同, 控制电路的功能由PLC来实现。

5.3 卧式镗床的PLC程序设计

PLC程序设计是采用梯形图、语句表及程序块等形式进行表示的, 根据PLC输入/输出点的对应关系, 将原继电器控制系统中中间继电器KA1、KA2改为PLC内部中的M300、M301, 以及时间继电器KT改为PLC内部中的T0, 设计出了PLC梯形图。

5.4 PLC梯形图的设计分析

1) 卧式镗床启动过程:主轴电机正转时启动按下SB2, X0接受信号动作, 输出正转信号, 进而驱动主轴电机M1正转接触器KM1动作, 使电机正转。主轴电机反转时启动按下SB3, X1接受信号动作, 输出, 反转信号, 进而驱动主轴电机M1反转接触器KM2动作, 使电机反转。

2) 卧式镗床制动过程:主轴电机正转时, 主轴电机M1串联反接制动电阻, 按下主轴反转电机按钮SB3, 闭合速度继电器的常开触点KV, X5接收信号动作, 输出主轴反转制动停止信号, 进而驱动主轴电机M1正转接触器KM1动作, 使主轴反转制动。主轴电机反转时, 主轴电机M1串联反接制动电阻, 按下主轴正转电机按钮SB2, 闭合速度继电器的常开触点KV, X5接收信号动作, 输出主轴正转制动停止信号, 进而驱动主轴电机M1反转接触器KM2动作, 使主轴正转制动。

6 结论

卧式镗床电气控制系统经过PLC的改造, 实践证达到了良好的效果, 不但简化了控制电路, 系统运行更加稳定, 也便于控制系统中各参数的修改和设定, 实现了卧式镗床的自动控制, 经安装调试后, 机床设备的可靠性大大增强, 减小了机床设备维修的工作量, 提高了加工零件的合格率, 对以后同类机床的改造具有一定的参考价值。

参考文献

[1]李铁军, 张淑敏.PLC在数控机床电气控制方面的应用.机械工程师.2012.

普通车床安全保护系统 篇4

⑴机床床头箱油泵主要用于润滑主轴, 主轴电机起动前应先起动床头箱油泵, 油泵停止工作时, 不许起动主轴电机。

⑵主传动电机选用双速电机, 主轴可是实现低速正反向点动, 高低速正向旋转, 正反向互锁以及主轴高低速转换。

⑶为确保齿轮变速时啮合良好, 齿轮啮合时主电机低速旋转, 直至齿轮啮合完好为止。

⑷尾座需夹紧时, 按下控制开关接通电磁阀, 控制油路使尾座夹紧, 夹紧后, 响应显示状态的行程开关关闭, 同时尾座不能快速移动。

⑸尾座可以实现前后的快速移动, 且在前后终点处设有限位开关, 尾座移动有自动和手动两种模式。床头套筒和尾座套筒也可实现上述移动。

⑹床头和尾座卡爪分别由两个电磁阀控制油压使其卡爪顶紧, 待压力达到后, 控制调压的电磁阀释放, 控制顶紧的电磁阀处于保持状态, 若压力下降, 可手动进行补压。

⑺自动夹卸工件时各零部件应按一定的次序进行工作, 工件夹紧时, 应按尾座向前移动→尾座夹紧→床头和尾座套筒前移→卡爪夹紧顺序进行;卸工件时, 应按卡爪松开→床头和尾座套筒后移→尾座后移→卸工件。

2 C8081车床改造方案的确定

⑴原C8081车床的工艺加工方法不变。

⑵在保留主电路原有元器件的基础上, 不变更控制系统的操作方法。

⑶原控制系统的各元器件 (按钮、接触器、继电器) 功能应与原电气线路相对应。

⑷把原控制电路中的硬件接线用PLC的梯形图代替。

3 C8081车床刀架控制系统设计

3.1 限位位置

在X、Z轴应有相应的限位开关用以保护滑台和丝杠, 为确保保护功能可靠, 应设有软件限位开关功能, 其只在机床坐标轴返回坐标原点时有效。

3.2 参考点的设置

回参考点有双开关和单开关两种配置模式, 双开关模式是在坐标轴上设有减速开关, 丝杠上设有接近开关, 减速开关将信号传至PLC, 而接近开关产生的脉冲信号传至控制系统的高速输入口, 采用该种模式回参考点精度高、速度快。而单开关模式只在坐标轴上有接近开关, 不能进行调速, 而且回参考点的精度低速度慢, 本设计回参考点选用双开关配置模式, 在步进电机与丝杠间设有减速装置, 接近开关设置在检测体上。

3.3 参数的设置

设置回参考点的速度, 以期精确的返回参考点, 并对步进电机的转速进行设定。

4 C8081车床PLC控制系统的设计原则

⑴电控柜中的控制电源需采用独立的隔离变压器, 还应有冷却通风装置。

⑵PE接地点只能集中于一点, 接地状况不好时, 控制变压器需进行浮地设计, 此时数控系统主单元连接外部电器的电源应由控制器供电。

⑶PLC数字输出所用的24DC需采用独立的24V电源。

⑷PLC应按输入信号的最高频率进行设计, 同时PLC所有的输入信号均为电平信号。

⑸电机的正反转需有自锁保护。

5 C8081车床的PLC控制电路

C8081车床电气控制系统的电路图由主电路、控制电路和照明电路组成, 控制系统有六台电机组成, 主轴电机为双速感应电机, 液压电磁阀YA2、YA3、YA4、YA5、YA6逻辑控制用PLC来完成。

5.1 PLC机型的选择

由于C8081车床控制系统的I/O点数小于256, 属于小型机的范畴, 该系统主要条件控制和顺序控制的功能, 在满足C8081车床控制系统要求的前提下, 可选用西门子的802S型产品。

5.2 I/O点数的确定以及地址分配

I/O点数是确定PLC模块的前提, 通过对C8081控制系统原理图的分析, 列出输入设备与被控设备的数量, 为以后系统扩展的需要, 在实际I/O点数的基础上增加15%~20%的冗余量, 计算出最终的I/O点数, 即本控制系统所需的I/O总数为64个, 选择西门子公司802S型产品, 24V直流32点输入, 继电器交流32点输出。

5.3 制定控制系统方案和程序设计

结合C8081车床生产工艺以及机械运动的控制要求, 以此确定控制系统的工作方式, 此外还要确定诸如故障显示、报警等功能。通过分析生产工艺过程和机械运动的状态, 以确定各控制信号与检测反馈信号间的转换关系, 并对I/O点的地址进行编号, 根据地址分配表绘出PLC的I/O接线图, 即可进行程序的设计。

5.4 PLC的程序设计

本文中的PLC程序是采用主程序调用子程序的方式来实现的, 每个子程序分别独立完成各种功能, 本文以工件夹卸为例进行子程序的设计。其主程序主要实现以下功能:尾座的松紧控制、卡爪的松紧控制、尾座以及尾座套筒和床头套筒的移动控制。其余子程序编制的方法与工件夹卸程序的编制方法大致相同。

摘要：本文以C8081型车床为研究对象, 采用西门子PLC控制系统对C8081型车床进行数控化改造, 成功的将C8081型车床改造为C8081型数控车床, 本文首先简单介绍了C8081型车床部件电气控制系统的要求, 确定了改造的方案, 并对PLC控制电路进行了详细的阐述, 经改造后的车床工件的加工精度得到大大的提高。