數控機床排屑器的改進及優化

林興+朱紅陽

【摘要】根據客戶使用中問題反饋，對鏈板式排屑器進行整體改進設計。通過對整體結構的優化，提升采購附件的質量和標準，達到降低其使用中的故障率，延長使用壽命的目的。

【關鍵詞】排屑器；水箱；設計改進；產品優化

鏈板式排屑器裝置包括排屑器主體和水箱兩大部分，其廣泛應用于數控機床、加工中心等機械設備中，作用是收集和運輸機床切削下來的鐵屑，輸送和回收冷卻液。是機床的重要輔助設備，特點是自動化效率高，輸送范圍選擇大，減輕操作者的勞動強度，實現機床的自動化，是現代化工業生產不可缺少的重要設備。但由于不同客戶廠家加工的零件不同，工作環境復雜，致使排屑器在客戶使用過程中問題不斷，故障率一直相對比較高（故障類型及發生概率如圖1所示），所以為了降低故障率現對其設計、采購、裝配等方面進行改進和優化。

1 設計方面改進

1.1更改排屑器PLC控制程序，實現機床主軸轉動時排屑器自動啟動，禁止客戶自行控制排屑器啟停，并且當排屑器進行維修時，主軸不允許轉動。此種改進是為了避免有些客戶為了省電，讓排屑器間歇工作，當鐵屑過多，尤其加工鋼件產生團屑時，排屑負荷過大，長期如此造成排屑器卡死或損壞。

1.2要求排屑器動力軸增加無觸點開關。可檢測排屑器鏈板運轉狀態，當鏈板停止轉動時實現反轉，正反轉幾次后仍然卡死時報警提示，這時排屑器停止工作，機床繼續加工完當前零件后自動停機，由操作者清理鐵屑。

1.3增加過載保護裝置。在鏈傳動環節中加裝安全離合器，確保在鏈板卡死不動時不會因為過載而燒壞電機。

1.4在排屑器進屑口回轉端增加可拆卸蓋板，一方面方便安裝和拆卸鏈板，另一方面此回轉部位容易堆積鐵屑和細小鐵沫，增加可拆卸蓋板可方便清理鐵屑和鐵沫。

1.5在出屑口位置安裝鐵毛刷及擋板。防止鐵屑掉落進鐵屑車后再次隨鏈板回轉進排屑器內部，造成鏈板卡死。

1.6盡量提高排屑口高度，增加團屑排屑能力。

1.7水箱在空間允許的情況下應盡量大，有效容積應為冷卻泵流量的3-5倍以上，保證水泵必須侵入水中，不能發生吸空現象，長時間吸空會損壞水泵。

1.8排屑器液位報警器，要求有兩點報警。低液位報警位置高于水泵最低安全液面30mm，報警后機床可以繼續當前動作，刀具快退之后機床自動停機，等待操作者補充冷卻液及解除報警后才可正常運行。

1.9水箱要具有過濾裝置，過濾精度不低于150μ，防止水箱內鐵屑顆粒過大損壞冷卻泵。

1.10水箱內部需做多段分隔，保證冷卻液有足夠的沉淀停留時間，較大雜質能夠充分沉淀。

改進后排屑器結構如圖2所示。

2 采購附件方面改進

2.1要求鏈板厚度≥2mm，鏈板間隙<0.8mm，材質必須為1Cr13，運行平穩，無雜音，不許夾鐵屑。鏈板是排屑器的重要部件，其質量好壞直接影響排屑器運行情況和排屑穩定性。必須采購質量合格、做工細致的鏈板，板厚≥2mm能保證整體強度，間隙在不影響運行性能前提下盡量小，減少縫隙夾鐵屑概率。

2.2水箱冷卻泵是故障頻發部件，所以必須采用大廠生產的合格產品，杜絕為降低成本而使用小廠便宜冷卻泵，冷卻泵功率、揚程、流量等參數需滿足設計需要。

2.3電機、安全離合器、無觸點開關等關鍵部件，要采購合格高質量產品，才能保證排屑器工作穩定。

3 裝配方面改進

3.1裝配工序在完成排屑器裝配后必須進行通電試運行，運行時間在5小時以上，運行過程中不斷調整鏈板和傳動鏈條松緊程度，以保證各個部件轉動時順暢無雜音、無異響。

3.2排屑器和水箱在裝配后都要進行試水，確保防水部分不能漏水，檢查冷卻泵能否正常工作。

4 排屑器外觀方面趨勢

通過收集資料及參加各地機床展覽，發現近年來客戶和廠家對機床外觀的要求越來越高，外形及色彩協調越來越重要，排屑器作為數控機床不可缺少的輔助設備，其外觀直接影響整個機床的美觀程度。所以建議排屑器結構和外觀要不就簡潔精致要不就大氣美觀，不能結構繁瑣、布局不合理。做到簡潔精致就是盡量減少傳動部件，做到簡潔高效，例如去掉鏈傳動，改為軸與軸通過聯軸器直接連接，把電機放到側面，這樣去掉沒必要的中間環節，節省空間，能使排屑器整體更精致；或者可以選擇做到大氣美觀，比如在排屑器頭部位置安裝防護罩，將所有結構部件都遮蓋住，能夠有效防塵、增加整體感。但要注意外形及顏色搭配，不能適得其反，使排屑器不協調顯得笨重。還要合理安排空間，考慮電機散熱等問題。

5 總結

排屑器改進是一個長期持續的過程，改進效果會有一定的滯后，不會馬上顯現出來，需要對改進后的排屑器建立檔案，進行跟蹤觀察。也需要售后服務人員積極配合，將排屑器出現的故障問題描述詳細一些，以及解決辦法都應該有詳細記錄，這有利于整理數據，進行分析。爭取最后能夠在滿足客戶需求、外觀、成本等幾個方面找到一個平衡點，使產品更完美，更有市場競爭力。