机床钢制拉罩的同步铰链及导向铜条的设计

2010-04-24高志棠

制造技术与机床 2010年9期

关键词：节距层板筋板

高志棠李航

（沈阳机床集团成套设备有限责任公司，辽宁沈阳 110142）

机床导轨的传统防护拉罩运动时经常脱节，给机床的可靠性带来不便。为解决存在的问题，给钢制拉罩增设导向铜条和同步铰链结构，从而保证了数控机床移动部件的正常高速运行。

1 结构分析与参数命名及说明

1.1 结构分析

根据e≠f（e ＜f 或e ＞f）得出拉罩相应层板宽aN存在等差关系，而且各相应动层板的相对行程SN+1也存在等差关系［1］。因而，在考虑设计同步铰链时，也要对应按等差节距铰链匹配。等差节距铰链的结构如图1 和图2 所示。其组成是由铰链臂、动支点、固定支点、铰链销轴、垫圈、锁紧螺母等构成。

1.2 参数定义

1.2.1 结构参数

f1，f2，f3……fn-1为对应于拉罩动层板的同步铰链压缩节距（mm）：按式（5）或（6）得出；

fmin为压缩节距中的最小压缩节距，当e ＜f 时，fn-1=fmin；e ＞f 时，f1=fmin，fmin由设计者按式（2）给出；

P1，P2，P3，…，Pn-1为对应于拉罩动层板的同步铰链展开节距（mm）：按式（7）和（8）得出；

α 为铰链杆半张角（°）：一般α=20°～45°。经试验：α≤15°时，发生自锁；

θ 为铰链杆半收缩角（°）：一般3.5°≤θ≤6.5°，也可适当放宽。它用来限制铰链杆压缩后的倾斜程度；

W 为铰链杆宽度（mm）：一般W=20，25，30，35，40 mm。

ξ1，ξ2，ξ3，…，ξn-1为对应于拉罩动层板的同步铰链间隙（mm）：计算中仅确定出ξmin即可。

ξmin为同步铰链杆间隙中最小的间隙：在e ＜f 时，ξmin=ξn-1；在e ＞f 时，ξmin=ξ1，ξmin=1.5，2，2.5 mm。由设计者给出。

j0，j1，j2，…，jn-1为对应于拉罩层板的铰链杆端孔距（mm），亦称理论杆长，其中j0和jn-1为半杆长：由式（11）算出。

J0，J1，J2，…，Jn-1为对应于拉罩动层板的铰链半杆长（mm）：j0=J0，j1=J0+J1，j2=J1+J2，…，jn-1=Jn-1；

△为压缩节距差（mm）：因压缩节距存在等差关系，故有压缩节距差；

△p 为展开节距差（mm）：因展开节距存在等差关系，故有展开节距差；

△J 为铰链杆半杆差（mm）：因铰链杆半杆长也存在等差关系，故有铰链杆半杆差。

其余参数定义见文献［1］。

2 参数计算

已知：基本参数W，ξmin，b，e，f，α，θ；间接参数S2，S3，…，Sn-1，Sn-2，a1，n，N.

注意：e ＜f 时，fmin在末节；e ＞f 时，fmin在首节。此式由式（2）而来。

当θ 很小时（图3），cosθ≈1，且取ξmin=ξ′min。

说明：

（1）在式（3）和（4）中，拉罩层板的行程差参与了计算，从而为拉罩与同步铰链实现匹配形成了内在的联系。

（2）当e ＜f 时，Sn＜Sn-1，相应拉罩动向层板的相对行程存在等差关系，并随层序数的增大而减小。

（3）当e ＞f，时，S3＞S2，相应拉罩动向层板的相对行程存在等差关系，并随层序数的增大而增大。

（4）从式（9）可以看出，当e=f 时，对应于拉罩动层板的铰链半杆长成为定长。相应拉罩动向层板宽度及相对行程分别存在相等关系，这种情况下称为等宽拉罩，相应的可以配置等节距铰链。

3 同步铰链的安装及布局形式

3.1 同步铰链的支点安装

同步铰链杆长计算出来以后，即参数W，f1，f2，f3，…，fn-1，j0，j1，j2，…，jn-1全部确定后，最后还要确定铰链孔的大小，决定所选取的铰链轴大小，一般铰链轴的直径从小到大取6，8，10，12 mm 等几种规格。最后将组装好的铰链安装到对应的钢制拉罩板的筋板上，连接结构见图3。连接到拉罩筋板上的支点是同步铰链的中线支点，如图中的A1、A2、A3、……An等。拉罩筋板上有对应的安装孔，安装时采用防松螺母。同步铰链的支点与对应拉罩筋板支点的形式见图4。