卧式加工中心防护装置的设计流程

刘欣

摘 要：卧式加工中心具有高速主轴、高性能数控系统、高精度快速进给系统、高效冷却系统、高精度和高速的检测技术、高性能刀具以及高安全性能。在高速加工时，高温飞溅的切屑、润滑油的飞溅、刀具损坏后高速飞出等因素，都是防护装置必须考虑的。

关键词：卧式加工中心；防护装置；设计

一、前防护设计

前防护位于机床的最前面，工人要经常上下料，所以机床前防护尽量较少甚至不要有外漏件，来减少或避免对工人衣服或工件等的损坏或干扰等。在前防护的外型设计上，因为要上下料，所以应该有开门。机床门的宽度主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作台完全敞开。由于不同型号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对于工作台较宽的机床则多选用双开门。因为要把工作台完全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中双开门的结构较为常见。

另外，在机床门的造型设计中，门的高度尺寸也应适当考虑。特别是在大型的加工中心的设计中，由于机床体积大，门的高度尺寸要比普通机床大些。而且要考虑工件的吊装等问题。前门轨道采用滚轮滚动形式。

门与滚道的接触形式一般有摩擦式，滚动式。摩擦式一般用于门比较轻的情况下进行滑动。而滚动接触形式有线接触和点接触。由摩擦原理知道：线接触摩擦系数大，滚动性能稍差，但受力好；点接触摩擦系数小，滚动性能好，当然受力也轻。但在一般中小型防护门上两者都可以采用。在设计时应结合本厂材料与工艺合理选用。

二、回转门的设计

此处防护需要隔离上料区和工作区，又要进行上料区和工作区的托板交换。在此称之为回转门防护。

三、工作区防护设计

机床在工件加工时候有喷淋水，刀具的内高压冷却水和刀具的外部冷却水。防护要能挡水、不能漏水、阻挡加工中心高速加工工件时候产生飞溅的铁屑。并且将铁屑引到排屑器，然后由螺旋排屑器排出。

首先，工作区的水屑都是要通过螺旋排屑器排到水箱里面。其次，工作区需要人工观察，检测等，所以需要开侧拉门。

工作区的防护应该是密闭的。在主轴换刀处加换刀门，门要设计在工作区防护外面，所以密闭不是那么好，下面设计了接水板，接水板上设计有回流口可使水渗出来并和换刀时掉下来的水通过接水口回流到排屑槽里面。图1所示处的防护罩随着工作台前后移动可收缩。而且做成山形状。使水屑均可快速流入排屑槽里。XY防护罩阻挡加工区和立柱后面的非加工区。侧拉门设计在机床的右侧。连接回转门和XY防护罩左右两侧防护设计成上直下倾斜的防护罩，使切屑液和铁屑快速流入排屑槽里面。

四、后防护设计

后防护包括了工作区后的防护和刀库外侧的防护。工作区后的防护主要是为了遮挡观察者的视线，并和机床后的电器柜连接起来让机床给人一种整体的美感。所以就以直面的板材搭接而成。而工作区后也需要人工进入里面维修，所以防护在后面位置设置了一个维修门。

刀库外侧的防护首先要考虑刀库的遮挡，防止刀库带动刀具运动而造成对操作者的伤害。刀库中的刀具是从工作区加工过来的，刀库底下要有接水盘而且要有回流水口。当然因为刀库处有拔刀运动，要考虑刀的拨出行程，从而设计出合理的外防护尺寸。

五、板材选用

加工中心防护板材的选用上：选用了Q235-A钢板，防护板厚度一般在1.5mm，2mm，2.5mm。对于一般防护遮板（比如支架的挡板不承受力），采用1.5mm薄板；一般的连接板起连接作用要承受一定的力，采用2mm的薄板；有些地方的防护罩要有好的焊接性，而且要承受很大的力，所以采用2.5mm薄板；一些连接受力的部分，采用角钢，方钢等型材或其焊接件。

六、结论

合理、可靠的机床设计是设计中的一个重要环节。即充分全面地考虑到对机床本身的安全保护，又能做到以人为本，避免因设计的不合理带来对操作使用者潜在的危险，而且使加工中心外观上给人以亲切感，宜操作性，美的感觉。

参考文献：

[1]张宪荣，张萱.工业设计导论[M].北京：化学工业出版社，2008（1）：9.