數(shù)控機床水平導(dǎo)軌防護(hù)罩的創(chuàng)新設(shè)計

楊春紅 張翠翠

(長春光華學(xué)院，吉林 長春 130033)

0 引言

數(shù)控機床導(dǎo)軌防護(hù)罩是數(shù)控機床重要的防護(hù)部件，可以保護(hù)機床內(nèi)部各軸電機、導(dǎo)軌副、齒輪齒條副、絲杠副、電纜等機械裝置及電氣設(shè)備不受外界的破壞[1]，防止切屑、冷卻液、灰塵及雜質(zhì)等進(jìn)入機床內(nèi)部，減少導(dǎo)軌面的磨損、擦傷及銹蝕，進(jìn)而延長導(dǎo)軌壽命。

1 設(shè)計目標(biāo)

現(xiàn)有防護(hù)罩多為長寬不可調(diào)節(jié)，或只能進(jìn)行長度方向的調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同長度導(dǎo)軌，但是還不能進(jìn)行寬度方向的調(diào)節(jié)，因此設(shè)計一種長、寬均能進(jìn)行靈活調(diào)整的分罩體結(jié)構(gòu)，這里將設(shè)計適應(yīng)中小型水平床身數(shù)控機床導(dǎo)軌跨距，寬度可調(diào)范圍為500～1000mm，兩個分罩體可實現(xiàn)固定連接，并能夠進(jìn)行可靠調(diào)節(jié)。

現(xiàn)有防護(hù)罩多關(guān)注防護(hù)效果，而散熱功能卻有待繼續(xù)優(yōu)化，且防護(hù)罩與導(dǎo)軌相對運動時多為金屬面之間的摩擦，磨損較大，容易加劇導(dǎo)軌表面的溫升，因此可將導(dǎo)軌間的滑動摩擦改為滾動摩擦，設(shè)計一種滾動支撐機構(gòu)作為防護(hù)罩的支撐和運動部件，同時輔以潤滑、散熱等裝置，以減小磨損，降低熱量，保持導(dǎo)軌的精度。

數(shù)控機床水平導(dǎo)軌雖然導(dǎo)向性好，易于保證定位精度，但是也易于積存切屑、冷卻液及雜質(zhì)灰塵等，因此可進(jìn)一步優(yōu)化防護(hù)罩防塵防潮功能，適當(dāng)增設(shè)風(fēng)機、濾網(wǎng)及干燥劑層等對導(dǎo)軌進(jìn)行有效防護(hù)。

綜合以上功能，對防護(hù)罩進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，使其結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計合理，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活調(diào)節(jié)，還能實現(xiàn)防護(hù)、散熱、定量潤滑等功能，具有足夠的強度、剛度，噪音小，成本低。

2 防護(hù)罩組成結(jié)構(gòu)

本防護(hù)罩由分罩體、寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)、定量潤滑裝置、輔助結(jié)構(gòu)(風(fēng)機、濾網(wǎng)、干燥層)等部分組成。

圖1為防護(hù)罩結(jié)構(gòu)示意圖，主體為分罩體1、2，它們的上端部由寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)相連接，寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)采用鋸齒狀盲槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，可以在寬度方向?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)。分罩體1、2通過各自底端的多對滾輪與相應(yīng)的導(dǎo)軌接觸，每對滾輪對稱分布在導(dǎo)軌的兩側(cè)，將導(dǎo)軌夾在中間，分罩體1的結(jié)構(gòu)中頂端加工出通風(fēng)口，再向上依次為干燥層、過濾網(wǎng)1以及風(fēng)機。分罩體1、2的下端結(jié)構(gòu)相同，各自沿著相應(yīng)的導(dǎo)軌外側(cè)面加工出通氣孔，且出氣孔處均安裝過濾網(wǎng)2，分罩體1、2的外側(cè)面加工出注油口，另外在對應(yīng)每個滾輪的位置都設(shè)計了儲油槽(見圖3)，這些儲油槽與注油口相通，在近下方的位置開出油溜槽，并在內(nèi)部配置推板與推桿，推桿的一端與滾輪進(jìn)行鉸接，另一端與其上端的推板相鉸接，滾輪轉(zhuǎn)動前移，在推桿的作用下可使推板在儲油槽內(nèi)上下移動。

圖1 防護(hù)罩結(jié)構(gòu)示意圖

分罩體寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖2所示，左側(cè)分罩體內(nèi)部表面加工出鋸齒狀盲槽，右側(cè)分罩體與具有足夠長度的限位桿相連接，限位桿的另一端內(nèi)部加工出安裝槽，內(nèi)裝彈簧與兩個帶有鋸齒面的限位塊，處于中位的彈簧將兩個限位塊進(jìn)行連接，限位塊可在安裝槽內(nèi)移動。左側(cè)分罩體頂部加工出與鋸齒狀盲槽相通的兩個滑道，每個滑道內(nèi)都設(shè)有一個輔助桿，兩個輔助桿與相對應(yīng)的限位塊固定連接。

3 工作原理

3.1 寬度調(diào)節(jié)

如圖2所示，水平拉動右側(cè)分罩體，分罩體帶動限位桿移動，限位桿安裝槽內(nèi)的限位塊壓縮彈簧，在盲槽內(nèi)水平移動，當(dāng)左右分罩體之間的距離達(dá)到對應(yīng)導(dǎo)軌跨距長度時，停止拉動右側(cè)分罩體，限位桿停止運動，彈簧彈力使兩側(cè)限位塊重新嵌入鋸齒卡槽內(nèi)，由鋸齒狀凸塊定位，實現(xiàn)防護(hù)罩寬度的調(diào)節(jié)。若需要將分罩體1、2分開，可扳動輔助桿，使限位塊脫離鋸齒狀凸塊。

圖2 寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)

3.2 散熱及潤滑

如圖1所示，風(fēng)機工作時向防護(hù)罩內(nèi)引入外部空氣，結(jié)合散熱通風(fēng)口來有效降低導(dǎo)軌的熱量，過濾網(wǎng)1可過濾雜質(zhì)，干燥層內(nèi)的干燥劑可吸附濕氣，下端過濾網(wǎng)2也能夠?qū)諝庵须s質(zhì)進(jìn)行過濾。

如圖3所示，當(dāng)滾輪運動時，在銷軸作用下推桿在儲油槽內(nèi)上下移動，進(jìn)而推動推板上下往復(fù)運動，滾輪每轉(zhuǎn)動半周，推桿分別處于上位和下位，處于上位時封閉潤滑油，處于下位時釋放潤滑油，繼而實現(xiàn)潤滑油的等量供給，為所對應(yīng)的滾輪提供潤滑。

圖3 防護(hù)罩定量注油裝置

4 防護(hù)罩的優(yōu)點

本防護(hù)罩的設(shè)計以實用、經(jīng)濟為出發(fā)點，設(shè)計寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)靈活調(diào)節(jié)分罩體的間距，可適應(yīng)不同導(dǎo)軌跨距；安裝滾輪實現(xiàn)滾動摩擦，輔以定量潤滑，減小噪音與磨損，延長使用壽命；此外還增設(shè)了風(fēng)機、過濾網(wǎng)、通風(fēng)口，可充分減少導(dǎo)軌熱量。防護(hù)罩制作可以鈑金材料焊接結(jié)構(gòu)件為主，具有足夠的剛度、強度，且成本較低，實用性強。應(yīng)用此防護(hù)罩可提高機床的整體性能，憑借多功能、長壽命、低成本的優(yōu)勢有望將導(dǎo)軌防護(hù)罩產(chǎn)品化，可提高市場競爭力，為數(shù)控機床開拓更加廣闊的應(yīng)用前景。