新型機床內防護的結構介紹

招瑞豐

摘 要：隨著機床效率和速度的不斷提高，對高速機床內防護提出越來越高的要求，本文通過對兩種機床用的新型導軌內防護的結構和性能的分析，對這類防護的設計和選用提供借鑒。

關鍵詞：高速內防護；內防護結構

0 引言

傳統的拖曳式防護罩通過各層互相推拉的方式實現伸縮，每一層罩子之間有沖擊力，并且各部位受力不均，因此發展出各種同動結構形式的內防護，比如同動平行機構、復合式同動平行機構等，已有很詳細的介紹。本文介紹的兩種機床內防護，一種是二維同動結構的，另一種為同步帶結構的，結構形式非常新穎，經過驗證非常可靠。

1 結構介紹

本文介紹的兩種高速機床導軌的防護，具有高速移動性能好、運行噪音低、伸縮平穩、伸縮阻力小而均勻、防護嚴密等特點，非常適合用于速度較高的中高檔數控機床上。

1.1 二維同動機構內防護

同動機構是具有兩個自由度的機構，充分利用同動機構的這一特點，將其應用在內防護上，可制作二維同動機構內防護。如圖1所示的二維同動機構內防護通過四組同動機構實現六層防護罩子的二維同步移動。每組同動機構的中間轉軸與防護罩子連接在一起，帶動各層罩子同步移動。這種機構可以實現60m/min的速度和1G的加速度。

同動機構驅動的各層罩子移動速度并不相同，速度是按照比例變化的，每層罩子受到的摩擦阻尼狀態必然不同，造成每層罩子的狀態各異，對罩子移動不利，但這種新型內防護每層罩子有四點受力，使每一層罩子的受力更為均勻，運動更為平順，不會產生歪斜的現象，是這種防護的一個優點。

這種防護的特點是結構簡潔，無需設置導向裝置，防護嚴密無死角，可靠性非常高，動作靈活，噪音低，無沖擊，整體防護易于安裝維護，對于空間有限，兩個方向行程比較接近的機床防護非常適合。

這種防護制作的難點是每層罩子上的四個轉軸的位置必須非常精確，否則在移動過程中會有附加力，導致防護轉軸短時間內迅速失效。為了使每個轉軸處旋轉更為靈活，轉軸處可以增加滑動軸承和墊片，增加轉動部位的摩擦副的數量，大幅度卡死的可能性。

為了保證防護的可靠運行，安裝防護罩時，必須保證固定安裝面與機床的運動方向嚴格垂直，同時保證驅動安裝面與固定安裝面的距離為防護的總厚度，使整套防護無論在任何位置，都在一種非常正確、“舒適”的狀態同步移動，對于保證防護罩的順暢運行非常重要。

1.2 同步帶結構高速內防護

對于防護層數為三層的高速防護，也可以用同步帶結構實現。如圖2所示的結構圖中，上側同步皮帶與驅動機構固定，下側與機床床身固定在一起。驅動機構帶動左右兩側的第一層左右移動，左右兩端的第二層通過連接桿固結為一體，驅動裝置帶動同步帶，同步帶帶動帶輪移動，根據動滑輪原理，速度和行程為第一層的一半，第三層與機床的支架固定，保持不動。為保持移動的比例關系，在驅動裝置上有將同步帶拉緊的裝置。這種結構的防護罩可以實現速度為90m/min，加速度可以達到1g。

制作時，需要在連接桿支撐上安裝滑動軸承，保證第二層可以滑動順暢。安裝時，機床左右兩側的防護安裝面需要與機床左右方向導軌垂直，保證整體防護的位置正確。

這種防護結構的特點：①同步帶結構非常適合高速，高加速度應用場合；②可靠性高，各層防護之間沒有直接連接，各層之間沒有相互驅動的作用力，而是通過一個彈性環節即同步帶實現運動的傳遞，可耐沖擊，受力情況好，可以保證運動中的姿態，保證長期可靠同步移動；③上下雙導向桿設計，兩側防護固結為一體，導向桿兼具支撐和導向功能，而且不用銅條類的導向裝置，使結構簡單，而且更可靠；④噪音非常低；⑤整體性設計制造，便于安裝維護；⑥防護層數受限，適合較小行程場合。

2 結束語

綜上所述的兩種機床內防護，結構新穎，原理可靠，不過均具有各自適用的條件及可以達到的性能參數，在設計機床的內防護時，要結合機床具體的條件和需要達到的功能，選擇最適合的防護結構。