钢制机床导轨防护罩行程排列参数化设计

程亮　蒋莉

摘 要：文章介绍了钢制机床导轨防护罩行程排列的计算方法，给出了各参数之间的相互关系；利用VB语言编写计算程序及应用算法，并实例说明防护罩行程排列参数化设计方法以及实际工作应用效果。

关键词：机床导轨防护罩；行程排列；参数化；VB

中图分类号：TG502.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0009-02

钢制机床导轨防护罩（下称“防护罩”）是数控机床重要的功能部件，在加工过程中能够有效保护机床导轨、丝杠等精密部件，优化车间工作环境。防护罩主要包括低速拖拽式结构和高速同动式结构两大类，拖拽式结构系借着一片推动一片产生位移，适用于30 m/min以下的低速运行；同动式结构依靠同动机构实现防护罩的快移，从而满足数控机床的快速移动要求。目前生产机床部件的中小企业在设计过程中主要依靠设计人员的实践经验或参照市场上已有的产品进行设计，同时在防护罩设计之初计算行程排列时，需手工反复排列计算。

本文主要介绍防护罩行程排列方法，并实现防护罩行程排列参数化设计。

1 防护罩行程排列方法

钢制防护罩各层罩板重叠具有伸缩性，因此从结构和尺寸上对机床部件空间布局有一定影响，同时满足机床主机的行程要求。防护罩的行程设计主要根据机床主机大件（或整体）结构尺寸及主机的行程确定，同时根据防护罩自身结构确定防护罩拉板、筋板材质及规格、刮屑条结构、运动附件等内部细节结构尺寸。一般情况下，防护罩在达到理论最大拉伸与最小压缩极限位置后相应各增加3～5倍丝杠导程的“冗余量”，以保证防护罩运行性能及安全性，保障机床主机稳定运行。防护罩行程设计，如图1所示。

相关参数命名：

Lmax为防护罩最大拉伸长度；

Lmin为防护罩最小压缩长度；

n为防护罩层数；

P1为第1层罩板与第2层罩板的相对行程，以下以此类推；

Pn-1：第n层罩板与第n-1层罩板的相对行程；

P为防护罩总行程（含冗余量），P=P1+P2+……+Pn-1；

t1为与机床连接板规格（注：可选项）；

t2为筋板厚度规格；

b1为与机床内部安装安全距离；

b2为相邻两个筋板距离（不含t2），根据运动部件不同设定不同值；

a1为第1层罩板与第2层罩板最小压缩状态下的层错位量，以此类推至第n-2层罩板与第n-3层罩板；

a2为第n-1层罩板与第n层罩板最小压缩状态下的层错位量；

L1为第1层防护罩板长度；

Li为第i层防护罩板长度（2≤i≤n-1）；

Ln为第n层防护罩板长度；

tzl：为安装调整量包括刮屑板（tzl1）、缓冲垫（tzl2）等安装尺寸，通常为常数；

通过式（1）和式（9）可得到最大拉伸、最小压缩、行程及层数之间的相互转化，输入其中已知两项就可以得出其他两项的参数，同时可根据式（5）、式（6）、式（7）得出各层罩板的长度，实现防护罩行程的参数化设计。

2 防护罩行程排列参数化设计

利用VB6.0编写防护罩行程排列辅助设计程序，该程序主要分为计算模式选择、防护罩类型选择、数据输入和数据计算输出四部分。防护罩行程参数化计算主要有三种模式，即：

①输入最大拉伸与最小压缩计算输出行程与层数；

②输入最小压缩与行程计算输出最大拉伸与层数；

③输入层数与行程计算输出最大拉伸与最小压缩。

防护罩类型选择预制了5种标准行程排列结构（含同动式）及1种自由输入的行程排列结构，根据防护罩所配套机床类型、运行速度等相关因素选择适合的行程排列类型。数据输入则根据选择的计算模式及防护罩类型进行数据输入，经过计算在数据输出相应的行程排列运算结果。

2.1 模式1：输入最大拉伸与最小压缩求解层数与行程

当（3B+A）2-4BC<0或n<0时，数据输入出现逻辑错误，需重新输入。在实际工作中层数n为一个正整数，因此输出的层数n为计算结果舍弃小数点后取整并加1。

当然当计算的结果非常接近（大于或小于）整数时，可凭设计者的工作经验，微调输入数据以获得满足设计要求的行程排列。此时防护罩可根据层数计算结果带入式（2）、式（3）、式（4）计算新的实际行程。

2.2 模式2：输入最小压缩与行程求解最大拉伸与层数

此计算模式适用于机床设计者或防护罩制造厂的一次设计，能够满足机床一定空间限定下防护罩行程的优化设计。当输入最小压缩Lmin与行程P求解最大拉伸Lmax与层数n时，由式（1）和式（9）可得：

同模式1，当（3B+A）2-4BD<0或n<0时候，数据输入出现逻辑错误，需重新输入。计算层数n按上述方法获得所需数据并获得相应满足设计要求的行程排列。

2.3 模式3：输入层数与行程求解最大拉伸与最小压缩

此计算模式适用于机床设计者或防护罩制造厂的一次设计，能够有效控制机床的内部空间，优化防护罩行程设计。当输入层数n与行程P求解最小压缩Lmin和最大拉伸Lmax与时，由式（1）及式（9）可得

以上三种计算模式适用于不同的防护罩行程计算方法，并可以相互间进行转化计算，能够快速解决行程排列问题。

3 结 语

防护罩行程排列设计是防护罩设计前期最重要的工作，在设计过程中结合主机的具体结构及防护罩的特点进行综合权衡，具体问题具体分析，灵活运用该软件提供的计算模式。经实际工作测试，利用该软件进行设计取得了良好的效果。

参考文献：

[1] 程焰.机床导轨防护罩的设计[J].齐齐哈尔大学学报：自然科学版，2008，（6）.

[2] 杨沛湛，王瑾.机床导轨防护罩结构设计参数的计算[J].制造技术与机床，2008，（10）.