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       摘要: 隨著科學(xué)水平的不斷提高，數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域也注入了新興技術(shù)。特別是大型機(jī)床的進(jìn)一步應(yīng)用、優(yōu)化，極大地提高了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率。大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩，是對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行防護(hù)的重要零件，不僅可以阻止零碎物品進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部。還能使大型機(jī)器的外觀不會(huì)顯得那么笨重。大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，已經(jīng)成為大型機(jī)床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。本文將對(duì)大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)比不同形式的導(dǎo)軌防護(hù)罩結(jié)構(gòu)及應(yīng)用原理，為實(shí)現(xiàn)大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的設(shè)計(jì)提供信息及理論基礎(chǔ)。
   
      關(guān)鍵詞 : 大型機(jī)床；導(dǎo)軌防護(hù)罩；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

      隨著大型機(jī)床中技術(shù)的不斷應(yīng)用創(chuàng)新，大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的研究也得到了發(fā)展。原有的大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩移動(dòng)比較緩慢，不能適應(yīng)高速機(jī)床的應(yīng)用條件，隨著技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的速度在逐步增強(qiáng)，穩(wěn)定性也在逐步增加。
   
      一、大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
   
      1.大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的分類及設(shè)計(jì)要求
   
     當(dāng)前，對(duì)于大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的研究設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了很多種形式，并進(jìn)行了類型上的劃分。依照防護(hù)的方式的差異，可以進(jìn)行劃分，其中高速同動(dòng)型是此文的研究主體。又可以將高速同動(dòng)型進(jìn)行分類。其中高速導(dǎo)軌類型，是常見的大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩類型。高速導(dǎo)軌要實(shí)現(xiàn)大型防護(hù)罩的保護(hù)，就要達(dá)到一定的條件：（1）應(yīng)該與大型機(jī)床的移動(dòng)速度相匹配。最快的速度應(yīng)達(dá)200m/min；（2）能夠抗震，因?yàn)榇笮蜋C(jī)床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生極高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而會(huì)造成一定的震動(dòng)，一般的導(dǎo)軌防護(hù)罩會(huì)在震動(dòng)的過程中形成損壞，從而不能達(dá)到防護(hù)的要求；（3）加速要夠快，加速反應(yīng)能力，避免機(jī)床在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)其造成破壞；（4）降低噪音，機(jī)床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，防護(hù)罩會(huì)產(chǎn)生摩擦，從而形成噪音。降低噪音，是大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩設(shè)計(jì)必要要注意的環(huán)節(jié)；（5）外觀要合理，防護(hù)罩是機(jī)床的外部防護(hù)措施，外觀的合理會(huì)促進(jìn)機(jī)器使用時(shí)的方便。
 
      2.大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
   
      大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)，有著特定的形狀，整體結(jié)構(gòu)類似剪刀。圍繞著中間軸，在中間軸上的是葉片。當(dāng)機(jī)床運(yùn)行時(shí)，葉片按照一致的規(guī)律進(jìn)行移動(dòng)。采用雙自由度的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用刮刷對(duì)防護(hù)罩的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行控制。大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果受力不均勻，葉片會(huì)發(fā)生發(fā)生變形。高速同動(dòng)型機(jī)構(gòu)防護(hù)罩則可以擺脫上述出現(xiàn)的困擾，高速同動(dòng)型機(jī)構(gòu)防護(hù)罩把葉片安排在了兩側(cè)轉(zhuǎn)軸上，避免葉片在防護(hù)罩高速運(yùn)動(dòng)的過程中發(fā)生變形。通過提高葉片的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩運(yùn)動(dòng)速度的提高。此外，該裝置還有導(dǎo)軌槽板的設(shè)計(jì)，可以增加該裝置的穩(wěn)定性。該防護(hù)罩結(jié)構(gòu)如圖1所示。
  

      
  
       1—立柱；2—主軸箱；3—斜導(dǎo)軌防護(hù)罩；4—工作臺(tái)；5—橫托板；6—平導(dǎo)軌防護(hù)罩；7—床身；8—螺旋排屑器；9—床身導(dǎo)軌。

                  圖1 斜鋼導(dǎo)軌防護(hù)罩結(jié)構(gòu)圖
  

      二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
   
      1.防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
   
      首先，防護(hù)罩的是為了保護(hù)機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不受碎屑、水等雜物的損害。其基本機(jī)構(gòu)包括立柱、工作臺(tái)、橫托板等基本構(gòu)成。其次，對(duì)于防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要針對(duì)的問題是機(jī)床帶動(dòng)防護(hù)罩高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)防護(hù)罩的葉片進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)床的作用。但是防護(hù)罩的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成其發(fā)生扭曲變形，這是防護(hù)罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要的問題。最后，由于大型機(jī)床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，速度會(huì)達(dá)到200m/min，因此，防護(hù)罩的設(shè)計(jì)，還必須對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行考慮，避免機(jī)床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的各個(gè)零件會(huì)發(fā)生碰撞，從而會(huì)形成噪聲。
   
      2.導(dǎo)軌防護(hù)罩的設(shè)計(jì)，需要有具體的參數(shù)，按照參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。最大拉伸后尺寸用Lmax表示。導(dǎo)軌寬用A表示，防護(hù)寬用a表示。對(duì)護(hù)罩罩板參數(shù)及靈敏度進(jìn)行分析。例如，對(duì)參數(shù)a 的全局靈敏度進(jìn)行分析，如圖2 所示，參數(shù)a 在150 度至170 度之間移量保持在一個(gè)比較平穩(wěn)的形勢，當(dāng)參數(shù)接近180度并不斷加大時(shí)，罩板的質(zhì)量越差，排屑效果越不理想。
 
     3.大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
 
     首先針對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩出現(xiàn)的問題，目前出現(xiàn)了兩種防護(hù)罩的設(shè)計(jì)。一種是高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)，而另一種則是高速同動(dòng)平行機(jī)構(gòu)。它們?cè)谠蟹雷o(hù)罩的基礎(chǔ)上，增添了穩(wěn)定性因素的考慮。其次，高速同動(dòng)結(jié)構(gòu)防護(hù)罩，是當(dāng)前機(jī)床防護(hù)罩最常見的形式。護(hù)罩隨著大型機(jī)床運(yùn)動(dòng)，所以被稱為高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)罩。高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)罩根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，又可以分為單排狀態(tài)和雙排狀態(tài)。

      
  
                      圖2 高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作狀態(tài)示意圖
     
      高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)，是一個(gè)支點(diǎn)與主體連接，形成雙自由的構(gòu)成方式。通過轉(zhuǎn)軸的的帶動(dòng)，產(chǎn)生推力、拉力。掛刷用來控制結(jié)構(gòu)的左右移動(dòng)，從而形成其運(yùn)動(dòng)方向的一致，減少葉片受到的阻力，促進(jìn)高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)罩的整體穩(wěn)定，防止防護(hù)罩出現(xiàn)變形等情況。最后，高速同動(dòng)平行機(jī)構(gòu)防護(hù)罩，通過對(duì)原有同動(dòng)結(jié)構(gòu)的改造，目的是減少轉(zhuǎn)軸的不協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。使轉(zhuǎn)軸直接與護(hù)罩進(jìn)行連接，減少了中間的摩擦力，促進(jìn)護(hù)罩的穩(wěn)定性，同時(shí)也為防護(hù)罩的高速運(yùn)轉(zhuǎn)提供條件。與原有同動(dòng)機(jī)構(gòu)不同，高速同動(dòng)平行機(jī)構(gòu)具有雙支點(diǎn)，與主體的連接更加緊密。高速同動(dòng)平行機(jī)構(gòu)，促進(jìn)了機(jī)構(gòu)各部件的一體化，減少了中間的連接步驟，會(huì)極大地提高防護(hù)罩的穩(wěn)定性。
   
      綜上所述，大型機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩結(jié)構(gòu)的研究，促進(jìn)防護(hù)罩的一體化，能夠在很大程度上減少防護(hù)罩的損壞，增加防護(hù)罩的使用時(shí)間，從而減少防護(hù)罩的成本。高速同動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)罩的使用，采用雙支點(diǎn)連接，式防護(hù)罩在運(yùn)行過程中的摩擦力減弱，提高了防護(hù)罩和機(jī)床的結(jié)合度，減少防護(hù)罩的維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，為了適應(yīng)大型機(jī)床的不斷發(fā)展，防護(hù)罩的設(shè)計(jì)應(yīng)該不斷地進(jìn)行更新，以實(shí)現(xiàn)更好地與大型機(jī)床進(jìn)行配合，提高大型機(jī)床的工作效率。