一种机床主轴保护装置及方法与流程

本发明属于机械设备领域，尤其涉及一种大型机床主轴保护装置及其方法。

背景技术：

目前，国内轧辊磨床的曲线磨削装置基本上都采用静压偏心套结构的机床，其动静压结构的砂轮主轴安装在偏心套筒里面。正常磨削轧辊时，由全数字交流伺服电机驱动滚珠丝杆转动，通过直线滚动导轨副定位，使滚珠螺母上下移动进而带动高精度静压偏心套作小角度摆动，使装于静压偏心套内的砂轮主轴相对于辊面作微量无间隙切入(或退出)运动。该运动与拖板运动相插补，从而在轧辊表面磨削出所需曲线。

高速旋转的砂轮主轴是机床的核心部件，直接影响加工件的磨削效率和表面质量。随着动静压主轴结构的发展，对高速旋转的主轴的保护就尤为重要。高速旋转的主轴惯性对主轴动静压轴承的损伤非常大，为了提高主轴的可靠性、动态响应速度和定位精度，所以增加机床主轴保护装置。如果主轴误动作，不仅导致加工工件和主轴的损坏，而且刀具或者砂轮崩裂也会导致人身的伤害。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种可防止主轴和加工工件的损坏，提高主轴的可靠性、动态响应速度和定位精度，避免人身伤害事故的机床主轴保护装置及方法。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种机床主轴保护装置，包括plc以及与偏心套传动机构连接的重锤，其特征是，在重锤上连接一单作用液压缸，液压缸通过液压管路与电磁阀连接，电磁阀连接蓄能器，蓄能器和电磁阀分别与液压控制系统及油箱相连；在主轴表面安装带有探头的位置检测传感器，位置检测传感器和电磁阀均与预置有主 轴保护程序的plc连接。

一种机床主轴保护装置的方法，其具体控制过程为：

(1)机床启动时，plc通过电磁阀控制压力油与液压缸处于断开状态，液压缸缩回处于原始位，偏心套置前位，位置检测传感器将偏心套位置检测信号发送给plc，plc主轴保护程序计算出偏心套到位情况，若已到位，则机床正常磨削；如果不到位，则系统报警，机床无法工作。

(2)机床正常磨削时，液压缸处于随动状态，位置检测传感器处在plc预设位置。

(3)当位置检测传感器检测机床出现异常时，plc通过电磁阀控制液压缸动作，液压缸缸杆顶起，使偏心套后退，防止主轴损伤。

(4)当机床故障或者突然断电时，蓄能器释放压力油，电磁阀把压力油与液压缸接通，液压缸缸杆顶起，偏心套后退，使主轴离开加工件表面1～3mm，避免高速旋转的主轴与加工件碰撞。

本发明的有益效果为：

本发明构思合理，结构简单实用，动作安全可靠，在不改变主轴原有机械结构的前提下，实现全过程自动控制，可有效防止加工工件和主轴的损坏，延长主轴使用寿命，提高主轴的可靠性、动态响应速度和定位精度，从而提高机床的加工精度和质量。同时，可避免刀具或者砂轮崩裂导致的人身伤害事故，保证作业安全。本发明已在鞍钢股份公司热轧带钢厂磨床上应用，带来了一定的综合经济效益，在大型机床上具有一定的技术应用推广价值。

附图说明

图1是机床主轴保护装置安装状态剖面图；

图2是机床主轴保护装置液压系统结构示意图。

图中：偏心套传动机构1、重锤2、位置检测传感器3、主轴4、液压缸5、蓄能器6、电磁阀7。

具体实施方式

由附图可见，本发明机床主轴保护装置，包括与偏心套传动机构1连接的重锤2、位置检测传感器3、液压缸5、蓄能器6、电磁阀7、液压控制系统及plc，即在原有偏心套传动机构1、重锤2和plc的基础上，又在重锤2上连接一个单作用的液压缸5，液压缸5下端固定在偏心套筒上。液压缸5通过液压管路与电磁阀7连接，电磁阀7连接蓄能器6，蓄能器6和电磁阀7分别与液压控制系统及油箱相连。在主轴4安装位置的表面安装位置检测传感器3，位置检测传感器3前端带有mt12w探头，位置检测传感器3和电磁阀7均与预置有主轴保护程序的plc连接。

本发明机床主轴保护方法的具体控制过程为：

1、机床启动时，plc通过电磁阀7控制压力油与液压缸5处于断开状态，液压缸5缩回处于原始位，偏心套置前位；位置检测传感器3将偏心套位置检测信号发送给plc，plc主轴保护程序计算出偏心套到位情况，若已到位，则机床正常磨削；如果不到位，则系统报警，机床停止。

2、机床正常磨削时，液压缸5处于随动状态，位置检测传感器3处在plc预设位置。

3、当位置检测传感器3检测机床出现异常时，plc通过电磁阀7控制液压缸5动作，液压缸5缸杆顶起，使偏心套后退，防止主轴4损伤。

4、当机床故障或者突然断电时，蓄能器6释放压力油，电磁阀7把压力油与液压缸5接通，液压缸5缸杆顶起，偏心套后退，使主轴4离开加工件表面2mm，从而避免高速旋转的主轴4与加工件碰撞。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种机床主轴保护装置及方法，在重锤上连接液压缸，液压缸与电磁阀连接，电磁阀连接蓄能器，蓄能器和电磁阀与液压控制系统及油箱相连；主轴表面安有位置检测传感器，位置检测传感器和电磁阀均与预置有主轴断电保护程序的PLC连接。机床启动时，液压缸处于原始位断开状态，偏心套置前位；若已到位，则机床正常磨削；如果不到位，则系统报警，机床停止。机床正常磨削时，液压缸处于随动状态；当机床故障或突然断电时，蓄能器释放压力油，液压缸顶起，偏心套后退，使主轴离开加工件表面1～3mm，避免高速旋转的主轴与加工件碰撞。本发明可防止加工件和主轴的损坏，提高主轴的可靠性、动态响应速度和定位精度，避免人身伤害事故。

技术研发人员：马蕾;宋悦铭;丁世成;张智勇
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：2016.04.04
技术公布日：2017.10.24