數控機床水平導軌防護罩的創新設計

楊春紅 張翠翠

(長春光華學院，吉林 長春 130033)

0 引言

數控機床導軌防護罩是數控機床重要的防護部件，可以保護機床內部各軸電機、導軌副、齒輪齒條副、絲杠副、電纜等機械裝置及電氣設備不受外界的破壞[1]，防止切屑、冷卻液、灰塵及雜質等進入機床內部，減少導軌面的磨損、擦傷及銹蝕，進而延長導軌壽命。

1 設計目標

現有防護罩多為長寬不可調節，或只能進行長度方向的調節以適應不同長度導軌，但是還不能進行寬度方向的調節，因此設計一種長、寬均能進行靈活調整的分罩體結構，這里將設計適應中小型水平床身數控機床導軌跨距，寬度可調范圍為500～1000mm，兩個分罩體可實現固定連接，并能夠進行可靠調節。

現有防護罩多關注防護效果，而散熱功能卻有待繼續優化，且防護罩與導軌相對運動時多為金屬面之間的摩擦，磨損較大，容易加劇導軌表面的溫升，因此可將導軌間的滑動摩擦改為滾動摩擦，設計一種滾動支撐機構作為防護罩的支撐和運動部件，同時輔以潤滑、散熱等裝置，以減小磨損，降低熱量，保持導軌的精度。

數控機床水平導軌雖然導向性好，易于保證定位精度，但是也易于積存切屑、冷卻液及雜質灰塵等，因此可進一步優化防護罩防塵防潮功能，適當增設風機、濾網及干燥劑層等對導軌進行有效防護。

綜合以上功能，對防護罩進行創新設計，使其結構和布局設計合理，能夠實現靈活調節，還能實現防護、散熱、定量潤滑等功能，具有足夠的強度、剛度，噪音小，成本低。

2 防護罩組成結構

本防護罩由分罩體、寬度調節機構、定量潤滑裝置、輔助結構(風機、濾網、干燥層)等部分組成。

圖1為防護罩結構示意圖，主體為分罩體1、2，它們的上端部由寬度調節機構相連接，寬度調節機構采用鋸齒狀盲槽結構進行定位，可以在寬度方向實現調節。分罩體1、2通過各自底端的多對滾輪與相應的導軌接觸，每對滾輪對稱分布在導軌的兩側，將導軌夾在中間，分罩體1的結構中頂端加工出通風口，再向上依次為干燥層、過濾網1以及風機。分罩體1、2的下端結構相同，各自沿著相應的導軌外側面加工出通氣孔，且出氣孔處均安裝過濾網2，分罩體1、2的外側面加工出注油口，另外在對應每個滾輪的位置都設計了儲油槽(見圖3)，這些儲油槽與注油口相通，在近下方的位置開出油溜槽，并在內部配置推板與推桿，推桿的一端與滾輪進行鉸接，另一端與其上端的推板相鉸接，滾輪轉動前移，在推桿的作用下可使推板在儲油槽內上下移動。

圖1 防護罩結構示意圖

分罩體寬度調節機構如圖2所示，左側分罩體內部表面加工出鋸齒狀盲槽，右側分罩體與具有足夠長度的限位桿相連接，限位桿的另一端內部加工出安裝槽，內裝彈簧與兩個帶有鋸齒面的限位塊，處于中位的彈簧將兩個限位塊進行連接，限位塊可在安裝槽內移動。左側分罩體頂部加工出與鋸齒狀盲槽相通的兩個滑道，每個滑道內都設有一個輔助桿，兩個輔助桿與相對應的限位塊固定連接。

3 工作原理

3.1 寬度調節

如圖2所示，水平拉動右側分罩體，分罩體帶動限位桿移動，限位桿安裝槽內的限位塊壓縮彈簧，在盲槽內水平移動，當左右分罩體之間的距離達到對應導軌跨距長度時，停止拉動右側分罩體，限位桿停止運動，彈簧彈力使兩側限位塊重新嵌入鋸齒卡槽內，由鋸齒狀凸塊定位，實現防護罩寬度的調節。若需要將分罩體1、2分開，可扳動輔助桿，使限位塊脫離鋸齒狀凸塊。

圖2 寬度調節機構

3.2 散熱及潤滑

如圖1所示，風機工作時向防護罩內引入外部空氣，結合散熱通風口來有效降低導軌的熱量，過濾網1可過濾雜質，干燥層內的干燥劑可吸附濕氣，下端過濾網2也能夠對空氣中雜質進行過濾。

如圖3所示，當滾輪運動時，在銷軸作用下推桿在儲油槽內上下移動，進而推動推板上下往復運動，滾輪每轉動半周，推桿分別處于上位和下位，處于上位時封閉潤滑油，處于下位時釋放潤滑油，繼而實現潤滑油的等量供給，為所對應的滾輪提供潤滑。

圖3 防護罩定量注油裝置

4 防護罩的優點

本防護罩的設計以實用、經濟為出發點，設計寬度調節機構靈活調節分罩體的間距，可適應不同導軌跨距；安裝滾輪實現滾動摩擦，輔以定量潤滑，減小噪音與磨損，延長使用壽命；此外還增設了風機、過濾網、通風口，可充分減少導軌熱量。防護罩制作可以鈑金材料焊接結構件為主，具有足夠的剛度、強度，且成本較低，實用性強。應用此防護罩可提高機床的整體性能，憑借多功能、長壽命、低成本的優勢有望將導軌防護罩產品化，可提高市場競爭力，為數控機床開拓更加廣闊的應用前景。