*部分 高速防護技術(shù)概述

1.1 機床防護介紹

機床防護主要指導軌防護，防護裝置就是防護罩。防護罩的主要目的在防護加工時所產(chǎn)生之切屑掉入機械內(nèi)部和加工所用之切削液噴濺或滲入機械內(nèi)部，而造成導軌、電機、光柵尺、感應(yīng)器、絲杠等精密組件的損壞；同時，防護罩也是美化機床外觀的*附件之一。

防護罩種類：

（1）盔甲式機床防護罩（見圖1）。這種防護罩的每個折層能經(jīng)受強烈的振動而不變形，同時應(yīng)用在風箱上，以900℃高溫而保持原有狀態(tài)，他們之間彼此支持，起著阻礙小碎片滲透的作用。它適用于安裝在空間較小的場合。

圖一

（2）鋼板機床導軌防護罩（見圖2）。這是在機床導軌防護中普遍采用的一種防護結(jié)構(gòu)，這種防護罩的每層鋼板端部裝有彈性密封擴建，可在運動時清潔鋼板表面。

圖二

）柔性風琴式導軌防護罩（見圖3）。這種防護罩用尼龍革、塑料織物或合成橡膠折疊、縫制或熱壓而成，內(nèi)有PVC板材支撐，可耐熱、耐油、耐冷卻液、zui大接觸溫度可達400℃，zui大行程速度可達$2/min。此類防護罩特點有不怕腳踩、硬物沖撞不變形、壽命長、密封性好和運行輕便等，另外行程長，壓縮小，長度的比值為1：10。

圖三

（4）自動伸縮式防護帶（見圖4）。這種防護帶，是由外殼、彈簧軸、和纖維布等組成。外殼是用不銹鋼或冷軌板制成，并經(jīng)表面防腐處理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是經(jīng)過熱處理鋼帶組裝而成，此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)嚴緊，合理、無嗓音，適合空間小、行程大、且運動快的機床設(shè)備使用。

圖四

（5）防護簾及防塵折布。這種防護主要有鋁材形防護簾（見圖5）和風琴式防塵折布（見圖6）。這種防護結(jié)構(gòu)用高強度聚酯織物制成，兩側(cè)涂有PVC經(jīng)增加強度，在卷簾表面有鋼條或鋁條，耐熱、耐油、耐冷卻液，特別適用于安裝位置狹小、切屑又多的垂直或平面導軌。

（6）高速導軌防護罩（見圖7）。此類防護罩采用剪刀同動機構(gòu)，護罩每片可連發(fā)同動，*不同于一般護罩一片接一片拉動式，因此噪音極低，在高速時運行平穩(wěn)，沒有振動產(chǎn)生。這種防護罩移動速度可達$2/min，同時可承受1g加速度值，另外這種防護罩壽命長。

1.2 高速導軌防護罩與普通導軌防護罩比較

數(shù)控機床的高移動速度是機床發(fā)展的趨勢，國內(nèi)外機床的快移速度一般都在40~$2/min，加速度0.6~$2，高的已達到$2/min，加速度2g。普通導軌防護罩已不能滿足機床高移動速度，高加、減速能力的要求，這時就需要有一種新型防護罩，能滿足機床高移動速度，高加速度。這樣就研制出了高速同動伸縮式導軌防護罩。這種導軌對防護罩與普通導軌防護罩相比具有以下特點：

（1）普通防護罩的伸縮是依靠節(jié)與節(jié)之間的摩擦力來相互推動的，由于各節(jié)之間的摩擦力不盡相同，從而造成伸縮時各節(jié)移動不同步、不平行，有些節(jié)甚至有停滯不動的現(xiàn)象。產(chǎn)生撞擊振動，噪聲大、縮短了使用壽命并影響機床整體性能，在機床高速度移動時，其缺點尤為突出。高速同動伸縮式導軌防護罩裝有同動機構(gòu)，使其在伸縮時每片同步移動，避免了撞擊振動，減小了噪聲、延長了使用壽命，真正做到了運行平穩(wěn)、伸縮自如，使機床整體性能得到保證。

（2）特殊結(jié)構(gòu)的刮油板和高彈性、高耐磨性、耐高溫、耐油的特制刮油條使得密封、防護性能更可靠，使用壽命更長；刮油板和刮油條采用特殊結(jié)構(gòu)，使得清洗更換刮油條非常方便，保養(yǎng)維護更簡單方便，防護罩的整體可靠性更高。

（3）防護罩的應(yīng)用范圍更加廣泛，除特別適用于高移動速度，高加、減速的機床外，還特別適用于大行程和防護寬度較大的機床。對于大行程和防護寬度較大的機床，如仍采用普通防護罩，由于護罩節(jié)數(shù)多和寬度大，護罩自重較大，普通防護罩的缺點更加突出。而采用帶有雙同動機構(gòu)的同動伸縮式導軌防護罩則能彌補普通防護罩的缺點，使移動的平行性能更好，更能保證機床整體性能。

1.3高速導軌防護罩基本結(jié)構(gòu)

高速同動型導軌防護罩按剪刀同步機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分為無導軌式和有導軌式兩種，兩種同動型導軌防護罩除剪刀式同步機構(gòu)不同外其余機床

無導軌剪刀式同動型導軌防護罩的同動機構(gòu)只有一個支點與每節(jié)防護罩相連，另外兩支點自由；當兩片相鄰的導軌防護罩片作伸縮運動時，有兩個支點固定，另外兩支點作與導軌防護罩運動方向相垂直的運動，同時隨導軌防護罩移動而移動。

有導軌剪刀式同動型導軌防護罩每節(jié)罩片上裝有支點移動導向?qū)к墸雷o罩伸縮時兩支點在導軌的限制下移動，兩塊防護罩片之間的一個支點作自由移動，并且只作隨導軌防護罩移動的單向運動，當兩片相鄰的導軌防護罩片作伸縮運動時，如圖9所示，5支點中有 4個支點受支點導軌約束。因此，同動機構(gòu)受力的均勻性更好，帶有這種同動機構(gòu)的導軌防護罩運行的穩(wěn)定性也更好。

與無導軌剪刀式同動型導軌防護罩相比，有導軌剪刀式同動型導軌防護罩在運行平穩(wěn)、高速與高加速度及低噪聲方面的*性更明顯；當然其制造要求更高，制造成本也高一些。

第二部分 高速防護技術(shù)水平分析

2.1同動機構(gòu)

高速防護同動機構(gòu)，其動作原理與剪刀運動行為相似，因此也被稱為剪刀式機構(gòu)，如圖10所示。同動機構(gòu)的規(guī)格及長度的設(shè)計是根據(jù)工作臺行程等參數(shù)進行尺寸合成，因此同動機構(gòu)會有不同的規(guī)格及長度。同動機構(gòu)的動作原理如圖10，將中間轉(zhuǎn)軸固定于各片護罩之上，進而帶動每片護蓋，同時因每片防護罩行進之距離為相同，因此稱之為同動機構(gòu)。

2.2同動平行機構(gòu)

同動平行機構(gòu)即有導軌同動機構(gòu)，如圖11。此機構(gòu)是為改善高速移動下，同動機構(gòu)兩側(cè)轉(zhuǎn)軸上下晃動與左右不共線的問題，同時以兩側(cè)轉(zhuǎn)軸連接于每片防護罩上，減低因摩擦阻力所產(chǎn)生力距使防護罩有歪斜的現(xiàn)象。因此同動平行機構(gòu)使用于防護罩上，則可以大幅提升防護罩穩(wěn)定性與可靠性，同時亦可提高防護罩移動速度。同動機構(gòu)為單一支點與主體連接且為雙自由度的機構(gòu)，其運動是依靠轉(zhuǎn)軸傳遞推力與拉力，并利用軌道側(cè)邊限制與刮刷來限制左右的自由度，使同動機構(gòu)成為單一運動方向，因此當每片防護罩所受刮刷摩擦力與支撐接觸面摩擦力不均勻時，便會產(chǎn)生扭矩，使防護罩產(chǎn)生歪斜、蛇行甚至卡住等狀況，同時由于防護罩會被動產(chǎn)生振動的行為，因此實際上各片防護罩產(chǎn)生的運動行為皆不相等，而機構(gòu)轉(zhuǎn)軸與連桿須承受這些情形的外力，使機構(gòu)轉(zhuǎn)軸與連桿易斷裂。同動平行機構(gòu)為雙支點與主體連接且為單一自由度之機構(gòu)，因此組裝同動平行機構(gòu)的防護罩，則會大幅改善同動機構(gòu)所產(chǎn)生之歪斜、蛇行與卡住之情形。