臥式加工中心防護裝置的設計流程

劉欣

摘 要：臥式加工中心具有高速主軸、高性能數控系統、高精度快速進給系統、高效冷卻系統、高精度和高速的檢測技術、高性能刀具以及高安全性能。在高速加工時，高溫飛濺的切屑、潤滑油的飛濺、刀具損壞后高速飛出等因素，都是防護裝置必須考慮的。

關鍵詞：臥式加工中心；防護裝置；設計

一、前防護設計

前防護位于機床的最前面，工人要經常上下料，所以機床前防護盡量較少甚至不要有外漏件，來減少或避免對工人衣服或工件等的損壞或干擾等。在前防護的外型設計上，因為要上下料，所以應該有開門。機床門的寬度主要受到工作臺尺寸的限制，為了方便操作人員裝卡零件的需要，門的寬度尺寸在一般情況下要求略大于工作臺的寬度，即把工作臺完全敞開。由于不同型號機床的工作臺尺寸差別較大，因此門的造型也需要作較大的變化，以滿足操作人員的工作要求。對于工作臺較小的機床一般采用單開門的結構，而對于工作臺較寬的機床則多選用雙開門。因為要把工作臺完全敞開，如果采用單門結構，機床門的體積過大，推拉操作較吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等機床中雙開門的結構較為常見。

另外，在機床門的造型設計中，門的高度尺寸也應適當考慮。特別是在大型的加工中心的設計中，由于機床體積大，門的高度尺寸要比普通機床大些。而且要考慮工件的吊裝等問題。前門軌道采用滾輪滾動形式。

門與滾道的接觸形式一般有摩擦式，滾動式。摩擦式一般用于門比較輕的情況下進行滑動。而滾動接觸形式有線接觸和點接觸。由摩擦原理知道：線接觸摩擦系數大，滾動性能稍差，但受力好；點接觸摩擦系數小，滾動性能好，當然受力也輕。但在一般中小型防護門上兩者都可以采用。在設計時應結合本廠材料與工藝合理選用。

二、回轉門的設計

此處防護需要隔離上料區和工作區，又要進行上料區和工作區的托板交換。在此稱之為回轉門防護。

三、工作區防護設計

機床在工件加工時候有噴淋水，刀具的內高壓冷卻水和刀具的外部冷卻水。防護要能擋水、不能漏水、阻擋加工中心高速加工工件時候產生飛濺的鐵屑。并且將鐵屑引到排屑器，然后由螺旋排屑器排出。

首先，工作區的水屑都是要通過螺旋排屑器排到水箱里面。其次，工作區需要人工觀察，檢測等，所以需要開側拉門。

工作區的防護應該是密閉的。在主軸換刀處加換刀門，門要設計在工作區防護外面，所以密閉不是那么好，下面設計了接水板，接水板上設計有回流口可使水滲出來并和換刀時掉下來的水通過接水口回流到排屑槽里面。圖1所示處的防護罩隨著工作臺前后移動可收縮。而且做成山形狀。使水屑均可快速流入排屑槽里。XY防護罩阻擋加工區和立柱后面的非加工區。側拉門設計在機床的右側。連接回轉門和XY防護罩左右兩側防護設計成上直下傾斜的防護罩，使切屑液和鐵屑快速流入排屑槽里面。

四、后防護設計

后防護包括了工作區后的防護和刀庫外側的防護。工作區后的防護主要是為了遮擋觀察者的視線，并和機床后的電器柜連接起來讓機床給人一種整體的美感。所以就以直面的板材搭接而成。而工作區后也需要人工進入里面維修，所以防護在后面位置設置了一個維修門。

刀庫外側的防護首先要考慮刀庫的遮擋，防止刀庫帶動刀具運動而造成對操作者的傷害。刀庫中的刀具是從工作區加工過來的，刀庫底下要有接水盤而且要有回流水口。當然因為刀庫處有拔刀運動，要考慮刀的撥出行程，從而設計出合理的外防護尺寸。

五、板材選用

加工中心防護板材的選用上：選用了Q235-A鋼板，防護板厚度一般在1.5mm，2mm，2.5mm。對于一般防護遮板（比如支架的擋板不承受力），采用1.5mm薄板；一般的連接板起連接作用要承受一定的力，采用2mm的薄板；有些地方的防護罩要有好的焊接性，而且要承受很大的力，所以采用2.5mm薄板；一些連接受力的部分，采用角鋼，方鋼等型材或其焊接件。

六、結論

合理、可靠的機床設計是設計中的一個重要環節。即充分全面地考慮到對機床本身的安全保護，又能做到以人為本，避免因設計的不合理帶來對操作使用者潛在的危險，而且使加工中心外觀上給人以親切感，宜操作性，美的感覺。

參考文獻：

[1]張憲榮，張萱.工業設計導論[M].北京：化學工業出版社，2008（1）：9.