一種機(jī)床主軸箱防護(hù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

張立民

(斯凱孚(上海)汽車技術(shù)有限公司，上海 201814)

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床通常都配備有高壓、大流量的自動(dòng)冷卻噴淋系統(tǒng)，以配合完成機(jī)床高精度、高效率、高可靠性的切削加工過程［1］。通過冷卻液的實(shí)時(shí)噴淋可以隨時(shí)帶走切削過程中產(chǎn)生的切削熱，這就要求必須要進(jìn)行科學(xué)、合理的機(jī)床冷卻液防護(hù)罩系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以求實(shí)現(xiàn)機(jī)床冷卻液的合理回收，避免污染環(huán)境。

1 問題的技術(shù)背景

在挖掘機(jī)斗桿專用機(jī)床上利用銑刀對(duì)挖掘機(jī)斗桿進(jìn)行銑削加工過程中需要噴淋大量的高壓冷卻液，用于工件和刀具的降溫冷卻。在機(jī)床銑削加工過程中，機(jī)床滑枕端面的冷卻噴嘴所噴射的冷卻液在噴射到工件和刀具上后，會(huì)徑直飛濺到機(jī)床主軸箱的下部空間。由于機(jī)床生產(chǎn)廠家并未意識(shí)到此類生產(chǎn)過程中的冷卻液防護(hù)問題，所以現(xiàn)場操作人員在該機(jī)床主軸箱的前端面底部人為安裝了一塊具有一定長度、且呈自然下垂?fàn)顟B(tài)的橡膠擋板，用于抵擋飛濺的冷卻液。

由于主軸箱可以沿立柱上的導(dǎo)軌上下運(yùn)行，當(dāng)主軸箱運(yùn)動(dòng)至導(dǎo)軌下行程時(shí)，橡膠擋板阻擋冷卻液的效果較好，幾乎所有飛濺到主軸箱下部空間的冷卻液都被阻擋并引流到了床身兩側(cè)的排屑槽中，供機(jī)床冷卻循環(huán)使用。而當(dāng)主軸箱運(yùn)行至立柱導(dǎo)軌上行程時(shí)，由于橡膠擋板不能做到足夠長(如果橡膠擋板過長就會(huì)在主軸箱下行程時(shí)與排屑槽干涉)，飛濺到橡膠擋板下部的冷卻液仍然會(huì)徑直飛濺到機(jī)床加工區(qū)周圍，并不斷匯集流入到機(jī)床“地坑”中，并對(duì)“地坑”走線槽中的電纜線等造成嚴(yán)重威脅。機(jī)床加工區(qū)周圍以及“地坑”中肆虐的冷卻液，經(jīng)常需要操作人員定期停機(jī)清理，不僅大大提高了機(jī)床操作人員的工作強(qiáng)度，而且降低了機(jī)床的工作效率。

2 機(jī)床防護(hù)罩概述

機(jī)床防護(hù)(除外觀防護(hù)罩外)按結(jié)構(gòu)和功能可分為風(fēng)琴式防護(hù)罩、盔甲式防護(hù)罩、卷簾防護(hù)罩，分別如圖1、圖2、圖3 所示。

圖1 風(fēng)琴式防護(hù)罩簡圖

圖2 盔甲式防護(hù)罩簡圖

圖3 卷簾防護(hù)罩簡圖

風(fēng)琴式防護(hù)罩，又名皮老虎，外用尼龍布，內(nèi)加PVC 板支撐，邊緣則用不銹鋼板夾護(hù)。護(hù)罩具有壓縮小和行程長等優(yōu)點(diǎn)?？赡陀?、耐腐蝕、沖撞不變形、壽命長、密封好、行走平穩(wěn)、堅(jiān)固耐用，給機(jī)床的使用帶來完美效果。

盔甲式防護(hù)罩為鋁合金或不銹鋼片材料，使其能經(jīng)受撞擊和熾熱碎片引起的900℃高溫［2］。它既可被擺動(dòng)安裝也可被固定安裝。由于預(yù)置的盔甲之間有良好的黏附力，該護(hù)罩可靠的保護(hù)層可抵御大量的灰塵、砂末、金屬切屑等。

卷簾防護(hù)罩主要由外殼(不銹鋼板、冷板)、彈簧軸、從動(dòng)軸、刮舌、尼龍纖維布(三防布)組成。在空間小且不需嚴(yán)密防護(hù)的情況下可以代替其他護(hù)罩。卷簾防護(hù)罩具有成本低、占用空間小、行程大、速度快、無噪聲、壽命長等特點(diǎn)，是一種理想的防護(hù)罩。

3 卷簾防護(hù)罩的應(yīng)用

3.1 卷簾防護(hù)罩的選擇

由于挖掘機(jī)斗桿專用機(jī)床的主軸箱具有上下行程的不同加工應(yīng)用，因此需要選擇一種具有拉伸功能的防護(hù)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)機(jī)床的不同功能需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛濺冷卻液的有效阻擋與引流。綜合考慮防護(hù)罩的應(yīng)用場合、設(shè)備的功能要求、安裝空間及成本方面的因素，特選擇卷簾式防護(hù)罩用于對(duì)原機(jī)床主軸箱防水橡膠板的改造升級(jí)。

如圖4 所示，左立柱1 與右立柱2 的導(dǎo)軌上安裝有主軸箱4;主軸箱4 內(nèi)部安裝有可以伸縮的滑枕5，滑枕5 的端面上安裝有冷卻液噴嘴6;兩立柱之間安裝有工作臺(tái)及床身組件3;主軸箱4 的下端安裝有卷簾防護(hù)罩安裝支架7，其出口有可以伸縮的卷簾8;卷簾8 的尾端與導(dǎo)水板9 相連接，可將噴濺到卷簾8上的冷卻液通過導(dǎo)水板9 引流至立柱與床身之間的排屑槽10 中，并通過處理后最終回流到冷卻液箱中。

圖4 主軸箱卷簾防護(hù)罩簡圖

3.2 卷簾防護(hù)罩的設(shè)計(jì)

(1)參數(shù)預(yù)處理

在進(jìn)行卷簾防護(hù)罩的設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)機(jī)床的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行基本確定，也就是說與卷簾防護(hù)罩相關(guān)的參數(shù)，如:主軸箱工作行程L，主軸箱底部端面的尺寸W×D，導(dǎo)水板的結(jié)構(gòu)尺寸(導(dǎo)水板坡度角為α)。通過上述尺寸可以基本確定卷簾防護(hù)罩的安裝空間尺寸及外形尺寸和接口安裝尺寸。

(2)卷簾防護(hù)罩的參數(shù)確定

圖5 卷簾防護(hù)罩外形簡圖

卷簾防護(hù)罩外形如圖5 所示。卷簾防護(hù)罩的安裝支架4 的尺寸W1×D1由主軸箱底部端面尺寸W ×D決定(W1≤W，D1＜D);卷簾防護(hù)罩的卷簾行程尺寸s1=L +200;卷簾防護(hù)罩的拉板傾斜角度a=α;卷簾盒的尺寸P≥D1。卷簾防護(hù)罩的設(shè)計(jì)圖紙如圖6所示。

圖6 卷簾防護(hù)罩設(shè)計(jì)圖紙簡圖

3.3 卷簾防護(hù)罩在使用時(shí)應(yīng)注意的問題

卷簾防護(hù)罩在安裝時(shí)應(yīng)特別注意在寬度方向上要受力均勻，避免受到過度集中的應(yīng)力，及由此造成卷簾在使用過程中的撕裂性破壞。

卷簾材料應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用，盡量避免由于選用的卷簾材料不當(dāng)造成卷簾的老化加快，影響機(jī)床的整體加工效率。

4 結(jié)束語

有效地解決了一種現(xiàn)有機(jī)床主軸箱無法徹底阻擋冷卻液、并實(shí)現(xiàn)冷卻液正?；亓鞯募夹g(shù)問題。通過卷簾防護(hù)罩和導(dǎo)水板的合理組合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴淋冷卻液的有效阻擋和引流，降低了機(jī)床漏水問題對(duì)環(huán)境造成的危害。由于此項(xiàng)改造投入成本低，技術(shù)難度小，因此對(duì)具有上述類似結(jié)構(gòu)的機(jī)床防水問題具有一定的技術(shù)推廣價(jià)值。

［1］王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)域設(shè)計(jì)［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1999.

［2］譚慶昌，趙洪志，曾平.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2000.