[發明專利]一種機床主軸保護裝置及方法

在審

• 申請號: 201610211706.1
• 申請日: 2016-04-04
• 公開（公告）號: CN107283314A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 馬蕾;宋悅銘;丁世成;張智勇
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B24B51/00
• 分類號: B24B51/00;B24B55/00;B24B5/16
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于機械設備領域，尤其涉及一種大型機床主軸保護裝置及其方法。

背景技術

目前，國內軋輥磨床的曲線磨削裝置基本上都采用靜壓偏心套結構的機床，其動靜壓結構的砂輪主軸安裝在偏心套筒里面。正常磨削軋輥時，由全數字交流伺服電機驅動滾珠絲桿轉動，通過直線滾動導軌副定位，使滾珠螺母上下移動進而帶動高精度靜壓偏心套作小角度擺動，使裝于靜壓偏心套內的砂輪主軸相對于輥面作微量無間隙切入(或退出)運動。該運動與拖板運動相插補，從而在軋輥表面磨削出所需曲線。

高速旋轉的砂輪主軸是機床的核心部件，直接影響加工件的磨削效率和表面質量。隨著動靜壓主軸結構的發展，對高速旋轉的主軸的保護就尤為重要。高速旋轉的主軸慣性對主軸動靜壓軸承的損傷非常大，為了提高主軸的可靠性、動態響應速度和定位精度，所以增加機床主軸保護裝置。如果主軸誤動作，不僅導致加工工件和主軸的損壞，而且刀具或者砂輪崩裂也會導致人身的傷害。

發明內容

本發明旨在提供一種可防止主軸和加工工件的損壞，提高主軸的可靠性、動態響應速度和定位精度，避免人身傷害事故的機床主軸保護裝置及方法。

為此，本發明所采取的技術解決方案是：

一種機床主軸保護裝置，包括PLC以及與偏心套傳動機構連接的重錘，其特征是，在重錘上連接一單作用液壓缸，液壓缸通過液壓管路與電磁閥連接，電磁閥連接蓄能器，蓄能器和電磁閥分別與液壓控制系統及油箱相連；在主軸表面安裝帶有探頭的位置檢測傳感器，位置檢測傳感器和電磁閥均與預置有主 軸保護程序的PLC連接。

一種機床主軸保護裝置的方法，其具體控制過程為：

(1)機床啟動時，PLC通過電磁閥控制壓力油與液壓缸處于斷開狀態，液壓缸縮回處于原始位，偏心套置前位，位置檢測傳感器將偏心套位置檢測信號發送給PLC，PLC主軸保護程序計算出偏心套到位情況，若已到位，則機床正常磨削；如果不到位，則系統報警，機床無法工作。

(2)機床正常磨削時，液壓缸處于隨動狀態，位置檢測傳感器處在PLC預設位置。

(3)當位置檢測傳感器檢測機床出現異常時，PLC通過電磁閥控制液壓缸動作，液壓缸缸桿頂起，使偏心套后退，防止主軸損傷。

(4)當機床故障或者突然斷電時，蓄能器釋放壓力油，電磁閥把壓力油與液壓缸接通，液壓缸缸桿頂起，偏心套后退，使主軸離開加工件表面1～3mm，避免高速旋轉的主軸與加工件碰撞。

本發明的有益效果為：

本發明構思合理，結構簡單實用，動作安全可靠，在不改變主軸原有機械結構的前提下，實現全過程自動控制，可有效防止加工工件和主軸的損壞，延長主軸使用壽命，提高主軸的可靠性、動態響應速度和定位精度，從而提高機床的加工精度和質量。同時，可避免刀具或者砂輪崩裂導致的人身傷害事故，保證作業安全。本發明已在鞍鋼股份公司熱軋帶鋼廠磨床上應用，帶來了一定的綜合經濟效益，在大型機床上具有一定的技術應用推廣價值。

附圖說明

圖1是機床主軸保護裝置安裝狀態剖面圖；

圖2是機床主軸保護裝置液壓系統結構示意圖。

圖中：偏心套傳動機構1、重錘2、位置檢測傳感器3、主軸4、液壓缸5、蓄能器6、電磁閥7。

具體實施方式

由附圖可見，本發明機床主軸保護裝置，包括與偏心套傳動機構1連接的重錘2、位置檢測傳感器3、液壓缸5、蓄能器6、電磁閥7、液壓控制系統及PLC，即在原有偏心套傳動機構1、重錘2和PLC的基礎上，又在重錘2上連接一個單作用的液壓缸5，液壓缸5下端固定在偏心套筒上。液壓缸5通過液壓管路與電磁閥7連接，電磁閥7連接蓄能器6，蓄能器6和電磁閥7分別與液壓控制系統及油箱相連。在主軸4安裝位置的表面安裝位置檢測傳感器3，位置檢測傳感器3前端帶有MT12W探頭，位置檢測傳感器3和電磁閥7均與預置有主軸保護程序的PLC連接。

本發明機床主軸保護方法的具體控制過程為：

1、機床啟動時，PLC通過電磁閥7控制壓力油與液壓缸5處于斷開狀態，液壓缸5縮回處于原始位，偏心套置前位；位置檢測傳感器3將偏心套位置檢測信號發送給PLC，PLC主軸保護程序計算出偏心套到位情況，若已到位，則機床正常磨削；如果不到位，則系統報警，機床停止。

2、機床正常磨削時，液壓缸5處于隨動狀態，位置檢測傳感器3處在PLC預設位置。

3、當位置檢測傳感器3檢測機床出現異常時，PLC通過電磁閥7控制液壓缸5動作，液壓缸5缸桿頂起，使偏心套后退，防止主軸4損傷。

4、當機床故障或者突然斷電時，蓄能器6釋放壓力油，電磁閥7把壓力油與液壓缸5接通，液壓缸5缸桿頂起，偏心套后退，使主軸4離開加工件表面2mm，從而避免高速旋轉的主軸4與加工件碰撞。