機床中易清潔型結構的試設計

摘 要：本文通過分析目前機床不易集中清掃切屑的問題，列述了導致切屑飛散及排屑效果不佳的幾點原因，闡明了機床設備需配備易清潔型結構的必要性，針對具體問題為機床設備提出了若干解決方法，并提供了一套易清潔型結構的整合方案。

關鍵詞：機床；排屑；易清潔型

隨著各類排屑機的普遍使用，將加工后產生的大量切屑集中處理或再利用已不是難事，但依然有部分切屑滯留在機床各處，仍需要人工進行清理保養。在提倡設計簡約化及盡可能減少人工成本的今天，如何簡便快捷地集中切屑并將其順利導入排屑裝置中是亟待解決的問題。因此，本人分析了機床切屑無法有效集中的問題且進行了關于機床中易清潔型結構的試設計。

1.導致切屑分散的原因

在對工件切削加工過程中切屑的分散飛濺和不可控性導致切屑很難有效集中，主要有以下兩點原因。

1.1.切屑的形狀

切屑的形狀主要有三種。碎片或顆粒狀的由于重力較輕，容易到處飛散，很難順利向下落；較短切屑一般比較平整光滑，又稍帶重量，相對容易自主下落，困擾不大；較長的切屑由于多是車床、銑床加工出來的，呈帶狀、易打卷，經常絆掛在零部件上或彼此纏繞成團堵塞排屑通道。

1.2. 對工件的加工方式

在對工件進行鉆孔或擴孔等加工方式時，切屑大多集中在加工孔端或刀頭處，不會四散飛濺，比較容易集中切屑；但對工件進行車削或銑削加工時，由于刀頭快速切削工件表面，導致切屑落點十分分散，不易集中切屑。

由于加工方式及材料選擇，切屑的飛散不可避免，因此將飛散切屑有效集中的問題只能從其他方面入手。

2.影響排屑效果的因素

在切削過程中產生的切屑并不能順利地直接導入排屑裝置，影響其排屑效果的主要有以下幾點因素。

2.1. 排屑通道中孔洞或凹槽的存在

在切屑向下進入排屑機的過程中，機床支承面及向下排屑通道中存在大量螺釘孔沉孔及零件與零件配合中的凹槽，致使部分切屑滯留在空洞凹槽內無法順利落到排屑機上，且長期堆積的碎屑易進入機床內部影響使用精度、操作安全及產品壽命。

2.2. 夾具結構復雜

不論是裝夾工件或引導刀具的夾具，目前都以通用的可調夾具居多，如車床上的三爪或四爪卡盤，在裝夾使用過程中爪與爪之間勢必會有縫隙，夾具的調節閥與軸承之間也會存在縫隙，這就導致切削加工過程中切屑易掛留在夾具上，無法順利落下，不及時去除亦影響加工精度。

2.3 .支承面面積過大且無傾角

夾具支承面通常都是較為平整的面板，面積過大必然會滯留更多的切屑，水平的面板致使滯留在上面的切屑無法繼續下落，切屑容易快速堆積，而經常清理支承面板又會浪費大量人力導致工作效率下降。

2.4. 排屑通道的分散

目前部分機床的排屑方式是任由切屑自由的落到只有固定面積的排屑機上，沒有一條確定的通道集中通向排屑機表面，這會讓部分切屑落在排屑機周圍的空間，很難進行清掃。

若能集中解決影響排屑效果的幾點因素，集中切屑經由一條通路順利運到排屑機上以便整合回收，便可有效提高工作效率及節約人工成本。

3.易清潔型結構的試設計

總結以上種種弊病，證明一套能夠有效集中切屑并將其順利導入排屑裝置的結構是被需要的，易清潔型結構的出現可以幫助企業提高生產效率，降低人工成本，甚至可能提高加工精度，減少日常清理維護的次數。

3.1. 易清潔型部件的提出

針對切屑四散飛濺的問題，在加工過程中無法避免，故提出保證操作空間的情況下安裝一個桶狀罩子，在操作過程中閉合以攔截飛散到四周的切屑，將其集中起來一并落下。在罩子的某一端加裝一個形狀與罩子匹配的絨毛刷，在加工過程完畢后自動掃過整個罩子，使由于電磁力或沾有冷卻液或機油的切屑能被掃下來，完成飛散切屑的集中處理后再自動打開。

針對空洞及凹槽的問題，應整合機床設計，將某些斷面或部件聯合起來形成整體，必要的螺釘孔上加蓋，使機床內部空間盡量完整平滑，設計更加簡潔美觀。

針對夾具結構問題，目前市面上有專為某一工件的某道工序而專門設計的專用夾具，其結構緊湊，操作迅速，不宜掛屑，可以保證較高的加工精度和生產效率，但當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢，故此問題可置日后探討。

針對水平面板及排屑通道的問題，首先要盡量縮小面板面積，讓其顯得更加玲瓏有致而不笨重；其次將兩側面板向中心傾斜以幫助切屑的順利滑下不滯留；最后將面板及排屑通道整合起來，為切屑創造一條固定通路集中通往排屑機，保證了切屑的有效收集率。

3.2 .易清潔型結構的整合

根據以上針對某一問題的解決方案，試將其整合成為一套可供深入設計的易清潔型結構方案。

針對一臺普通的水平方向進刀的數控車床，在裝夾完所需刀頭及工件并設定程序后，一個半圓形透明罩便從中軸兩側抬起閉合，封閉了切屑從左右及上方飛散的通路。工作軸下方是向中心傾斜的光滑面，面板逐漸過渡成為垂直方向，在面板底端直接連接排屑機以便將切屑順利且有效的倒到排屑機上。加工完成后，在整套整合結構的一端會有一條完全貼合的毛刷水平刷過，將吸附殘留在透明罩及機床內壁的切屑掃除干凈落至排屑機。整個過程完畢后透明罩自動打開。

4.結語

機床的易清潔性在生產過程中是十分必要的，這樣可以免除大量無謂的重復勞動，在機床的加工效率和日常維護方面起到至關重要的作用。在追求智能、高效、簡潔的今天，使機器可以免除人工自動清潔是設計趨勢。繼續深入研究關于機床零部件整合以保證簡便快捷地集中切屑并將其順利導入排屑裝置中不失為一條為企業提高加工效率減少人工成本的有力途徑。

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作者簡介：張迎（1989—），女，內蒙古呼和浩特人，天津工業大學藝術與服裝學院2012級碩士研究生，設計學專業，研究方向為大型設備外觀造型設計與研究。