数控机床排屑器的改进及优化

林兴+朱红阳

【摘要】根據客户使用中问题反馈，对链板式排屑器进行整体改进设计。通过对整体结构的优化，提升采购附件的质量和标准，达到降低其使用中的故障率，延长使用寿命的目的。

【关键词】排屑器；水箱；设计改进；产品优化

链板式排屑器装置包括排屑器主体和水箱两大部分，其广泛应用于数控机床、加工中心等机械设备中，作用是收集和运输机床切削下来的铁屑，输送和回收冷却液。是机床的重要辅助设备，特点是自动化效率高，输送范围选择大，减轻操作者的劳动强度，实现机床的自动化，是现代化工业生产不可缺少的重要设备。但由于不同客户厂家加工的零件不同，工作环境复杂，致使排屑器在客户使用过程中问题不断，故障率一直相对比较高（故障类型及发生概率如图1所示），所以为了降低故障率现对其设计、采购、装配等方面进行改进和优化。

1 设计方面改进

1.1更改排屑器PLC控制程序，实现机床主轴转动时排屑器自动启动，禁止客户自行控制排屑器启停，并且当排屑器进行维修时，主轴不允许转动。此种改进是为了避免有些客户为了省电，让排屑器间歇工作，当铁屑过多，尤其加工钢件产生团屑时，排屑负荷过大，长期如此造成排屑器卡死或损坏。

1.2要求排屑器动力轴增加无触点开关。可检测排屑器链板运转状态，当链板停止转动时实现反转，正反转几次后仍然卡死时报警提示，这时排屑器停止工作，机床继续加工完当前零件后自动停机，由操作者清理铁屑。

1.3增加过载保护装置。在链传动环节中加装安全离合器，确保在链板卡死不动时不会因为过载而烧坏电机。

1.4在排屑器进屑口回转端增加可拆卸盖板，一方面方便安装和拆卸链板，另一方面此回转部位容易堆积铁屑和细小铁沫，增加可拆卸盖板可方便清理铁屑和铁沫。

1.5在出屑口位置安装铁毛刷及挡板。防止铁屑掉落进铁屑车后再次随链板回转进排屑器内部，造成链板卡死。

1.6尽量提高排屑口高度，增加团屑排屑能力。

1.7水箱在空间允许的情况下应尽量大，有效容积应为冷却泵流量的3-5倍以上，保证水泵必须侵入水中，不能发生吸空现象，长时间吸空会损坏水泵。

1.8排屑器液位报警器，要求有两点报警。低液位报警位置高于水泵最低安全液面30mm，报警后机床可以继续当前动作，刀具快退之后机床自动停机，等待操作者补充冷却液及解除报警后才可正常运行。

1.9水箱要具有过滤装置，过滤精度不低于150μ，防止水箱内铁屑颗粒过大损坏冷却泵。

1.10水箱内部需做多段分隔，保证冷却液有足够的沉淀停留时间，较大杂质能够充分沉淀。

改进后排屑器结构如图2所示。

2 采购附件方面改进

2.1要求链板厚度≥2mm，链板间隙<0.8mm，材质必须为1Cr13，运行平稳，无杂音，不许夹铁屑。链板是排屑器的重要部件，其质量好坏直接影响排屑器运行情况和排屑稳定性。必须采购质量合格、做工细致的链板，板厚≥2mm能保证整体强度，间隙在不影响运行性能前提下尽量小，减少缝隙夹铁屑概率。

2.2水箱冷却泵是故障频发部件，所以必须采用大厂生产的合格产品，杜绝为降低成本而使用小厂便宜冷却泵，冷却泵功率、扬程、流量等参数需满足设计需要。

2.3电机、安全离合器、无触点开关等关键部件，要采购合格高质量产品，才能保证排屑器工作稳定。

3 装配方面改进

3.1装配工序在完成排屑器装配后必须进行通电试运行，运行时间在5小时以上，运行过程中不断调整链板和传动链条松紧程度，以保证各个部件转动时顺畅无杂音、无异响。

3.2排屑器和水箱在装配后都要进行试水，确保防水部分不能漏水，检查冷却泵能否正常工作。

4 排屑器外观方面趋势

通过收集资料及参加各地机床展览，发现近年来客户和厂家对机床外观的要求越来越高，外形及色彩协调越来越重要，排屑器作为数控机床不可缺少的辅助设备，其外观直接影响整个机床的美观程度。所以建议排屑器结构和外观要不就简洁精致要不就大气美观，不能结构繁琐、布局不合理。做到简洁精致就是尽量减少传动部件，做到简洁高效，例如去掉链传动，改为轴与轴通过联轴器直接连接，把电机放到侧面，这样去掉没必要的中间环节，节省空间，能使排屑器整体更精致；或者可以选择做到大气美观，比如在排屑器头部位置安装防护罩，将所有结构部件都遮盖住，能够有效防尘、增加整体感。但要注意外形及颜色搭配，不能适得其反，使排屑器不协调显得笨重。还要合理安排空间，考虑电机散热等问题。

5 总结

排屑器改进是一个长期持续的过程，改进效果会有一定的滞后，不会马上显现出来，需要对改进后的排屑器建立档案，进行跟踪观察。也需要售后服务人员积极配合，将排屑器出现的故障问题描述详细一些，以及解决办法都应该有详细记录，这有利于整理数据，进行分析。争取最后能够在满足客户需求、外观、成本等几个方面找到一个平衡点，使产品更完美，更有市场竞争力。