鋼制機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩行程排列參數(shù)化設(shè)計(jì)

程亮　蔣莉

摘 要：文章介紹了鋼制機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩行程排列的計(jì)算方法，給出了各參數(shù)之間的相互關(guān)系；利用VB語言編寫計(jì)算程序及應(yīng)用算法，并實(shí)例說明防護(hù)罩行程排列參數(shù)化設(shè)計(jì)方法以及實(shí)際工作應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩；行程排列；參數(shù)化；VB

中圖分類號(hào)：TG502.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）17-0009-02

鋼制機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩（下稱“防護(hù)罩”）是數(shù)控機(jī)床重要的功能部件，在加工過程中能夠有效保護(hù)機(jī)床導(dǎo)軌、絲杠等精密部件，優(yōu)化車間工作環(huán)境。防護(hù)罩主要包括低速拖拽式結(jié)構(gòu)和高速同動(dòng)式結(jié)構(gòu)兩大類，拖拽式結(jié)構(gòu)系借著一片推動(dòng)一片產(chǎn)生位移，適用于30 m/min以下的低速運(yùn)行；同動(dòng)式結(jié)構(gòu)依靠同動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩的快移，從而滿足數(shù)控機(jī)床的快速移動(dòng)要求。目前生產(chǎn)機(jī)床部件的中小企業(yè)在設(shè)計(jì)過程中主要依靠設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或參照市場(chǎng)上已有的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在防護(hù)罩設(shè)計(jì)之初計(jì)算行程排列時(shí)，需手工反復(fù)排列計(jì)算。

本文主要介紹防護(hù)罩行程排列方法，并實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩行程排列參數(shù)化設(shè)計(jì)。

1 防護(hù)罩行程排列方法

鋼制防護(hù)罩各層罩板重疊具有伸縮性，因此從結(jié)構(gòu)和尺寸上對(duì)機(jī)床部件空間布局有一定影響，同時(shí)滿足機(jī)床主機(jī)的行程要求。防護(hù)罩的行程設(shè)計(jì)主要根據(jù)機(jī)床主機(jī)大件（或整體）結(jié)構(gòu)尺寸及主機(jī)的行程確定，同時(shí)根據(jù)防護(hù)罩自身結(jié)構(gòu)確定防護(hù)罩拉板、筋板材質(zhì)及規(guī)格、刮屑條結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)附件等內(nèi)部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸。一般情況下，防護(hù)罩在達(dá)到理論最大拉伸與最小壓縮極限位置后相應(yīng)各增加3～5倍絲杠導(dǎo)程的“冗余量”，以保證防護(hù)罩運(yùn)行性能及安全性，保障機(jī)床主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。防護(hù)罩行程設(shè)計(jì)，如圖1所示。

相關(guān)參數(shù)命名：

Lmax為防護(hù)罩最大拉伸長(zhǎng)度；

Lmin為防護(hù)罩最小壓縮長(zhǎng)度；

n為防護(hù)罩層數(shù)；

P1為第1層罩板與第2層罩板的相對(duì)行程，以下以此類推；

Pn-1：第n層罩板與第n-1層罩板的相對(duì)行程；

P為防護(hù)罩總行程（含冗余量），P=P1+P2+……+Pn-1；

t1為與機(jī)床連接板規(guī)格（注：可選項(xiàng)）；

t2為筋板厚度規(guī)格；

b1為與機(jī)床內(nèi)部安裝安全距離；

b2為相鄰兩個(gè)筋板距離（不含t2），根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件不同設(shè)定不同值；

a1為第1層罩板與第2層罩板最小壓縮狀態(tài)下的層錯(cuò)位量，以此類推至第n-2層罩板與第n-3層罩板；

a2為第n-1層罩板與第n層罩板最小壓縮狀態(tài)下的層錯(cuò)位量；

L1為第1層防護(hù)罩板長(zhǎng)度；

Li為第i層防護(hù)罩板長(zhǎng)度（2≤i≤n-1）；

Ln為第n層防護(hù)罩板長(zhǎng)度；

tzl：為安裝調(diào)整量包括刮屑板（tzl1）、緩沖墊（tzl2）等安裝尺寸，通常為常數(shù)；

通過式（1）和式（9）可得到最大拉伸、最小壓縮、行程及層數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化，輸入其中已知兩項(xiàng)就可以得出其他兩項(xiàng)的參數(shù)，同時(shí)可根據(jù)式（5）、式（6）、式（7）得出各層罩板的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩行程的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

2 防護(hù)罩行程排列參數(shù)化設(shè)計(jì)

利用VB6.0編寫防護(hù)罩行程排列輔助設(shè)計(jì)程序，該程序主要分為計(jì)算模式選擇、防護(hù)罩類型選擇、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)計(jì)算輸出四部分。防護(hù)罩行程參數(shù)化計(jì)算主要有三種模式，即：

①輸入最大拉伸與最小壓縮計(jì)算輸出行程與層數(shù)；

②輸入最小壓縮與行程計(jì)算輸出最大拉伸與層數(shù)；

③輸入層數(shù)與行程計(jì)算輸出最大拉伸與最小壓縮。

防護(hù)罩類型選擇預(yù)制了5種標(biāo)準(zhǔn)行程排列結(jié)構(gòu)（含同動(dòng)式）及1種自由輸入的行程排列結(jié)構(gòu)，根據(jù)防護(hù)罩所配套機(jī)床類型、運(yùn)行速度等相關(guān)因素選擇適合的行程排列類型。數(shù)據(jù)輸入則根據(jù)選擇的計(jì)算模式及防護(hù)罩類型進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)過計(jì)算在數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)的行程排列運(yùn)算結(jié)果。

2.1 模式1：輸入最大拉伸與最小壓縮求解層數(shù)與行程

當(dāng)（3B+A）2-4BC<0或n<0時(shí)，數(shù)據(jù)輸入出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，需重新輸入。在實(shí)際工作中層數(shù)n為一個(gè)正整數(shù)，因此輸出的層數(shù)n為計(jì)算結(jié)果舍棄小數(shù)點(diǎn)后取整并加1。

當(dāng)然當(dāng)計(jì)算的結(jié)果非常接近（大于或小于）整數(shù)時(shí)，可憑設(shè)計(jì)者的工作經(jīng)驗(yàn)，微調(diào)輸入數(shù)據(jù)以獲得滿足設(shè)計(jì)要求的行程排列。此時(shí)防護(hù)罩可根據(jù)層數(shù)計(jì)算結(jié)果帶入式（2）、式（3）、式（4）計(jì)算新的實(shí)際行程。

2.2 模式2：輸入最小壓縮與行程求解最大拉伸與層數(shù)

此計(jì)算模式適用于機(jī)床設(shè)計(jì)者或防護(hù)罩制造廠的一次設(shè)計(jì)，能夠滿足機(jī)床一定空間限定下防護(hù)罩行程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)輸入最小壓縮Lmin與行程P求解最大拉伸Lmax與層數(shù)n時(shí)，由式（1）和式（9）可得：

同模式1，當(dāng)（3B+A）2-4BD<0或n<0時(shí)候，數(shù)據(jù)輸入出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，需重新輸入。計(jì)算層數(shù)n按上述方法獲得所需數(shù)據(jù)并獲得相應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的行程排列。

2.3 模式3：輸入層數(shù)與行程求解最大拉伸與最小壓縮

此計(jì)算模式適用于機(jī)床設(shè)計(jì)者或防護(hù)罩制造廠的一次設(shè)計(jì)，能夠有效控制機(jī)床的內(nèi)部空間，優(yōu)化防護(hù)罩行程設(shè)計(jì)。當(dāng)輸入層數(shù)n與行程P求解最小壓縮Lmin和最大拉伸Lmax與時(shí)，由式（1）及式（9）可得

以上三種計(jì)算模式適用于不同的防護(hù)罩行程計(jì)算方法，并可以相互間進(jìn)行轉(zhuǎn)化計(jì)算，能夠快速解決行程排列問題。

3 結(jié) 語

防護(hù)罩行程排列設(shè)計(jì)是防護(hù)罩設(shè)計(jì)前期最重要的工作，在設(shè)計(jì)過程中結(jié)合主機(jī)的具體結(jié)構(gòu)及防護(hù)罩的特點(diǎn)進(jìn)行綜合權(quán)衡，具體問題具體分析，靈活運(yùn)用該軟件提供的計(jì)算模式。經(jīng)實(shí)際工作測(cè)試，利用該軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

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