新型机床内防护的结构介绍

招瑞丰

摘 要：随着机床效率和速度的不断提高，对高速机床内防护提出越来越高的要求，本文通过对两种机床用的新型导轨内防护的结构和性能的分析，对这类防护的设计和选用提供借鉴。

关键词：高速内防护；内防护结构

0 引言

传统的拖曳式防护罩通过各层互相推拉的方式实现伸缩，每一层罩子之间有冲击力，并且各部位受力不均，因此发展出各种同动结构形式的内防护，比如同动平行机构、复合式同动平行机构等，已有很详细的介绍。本文介绍的两种机床内防护，一种是二维同动结构的，另一种为同步带结构的，结构形式非常新颖，经过验证非常可靠。

1 结构介绍

本文介绍的两种高速机床导轨的防护，具有高速移动性能好、运行噪音低、伸缩平稳、伸缩阻力小而均匀、防护严密等特点，非常适合用于速度较高的中高档数控机床上。

1.1 二维同动机构内防护

同动机构是具有两个自由度的机构，充分利用同动机构的这一特点，将其应用在内防护上，可制作二维同动机构内防护。如图1所示的二维同动机构内防护通过四组同动机构实现六层防护罩子的二维同步移动。每组同动机构的中间转轴与防护罩子连接在一起，带动各层罩子同步移动。这种机构可以实现60m/min的速度和1G的加速度。

同动机构驱动的各层罩子移动速度并不相同，速度是按照比例变化的，每层罩子受到的摩擦阻尼状态必然不同，造成每层罩子的状态各异，对罩子移动不利，但这种新型内防护每层罩子有四点受力，使每一层罩子的受力更为均匀，运动更为平顺，不会产生歪斜的现象，是这种防护的一个优点。

这种防护的特点是结构简洁，无需设置导向装置，防护严密无死角，可靠性非常高，动作灵活，噪音低，无冲击，整体防护易于安装维护，对于空间有限，两个方向行程比较接近的机床防护非常适合。

这种防护制作的难点是每层罩子上的四个转轴的位置必须非常精确，否则在移动过程中会有附加力，导致防护转轴短时间内迅速失效。为了使每个转轴处旋转更为灵活，转轴处可以增加滑动轴承和垫片，增加转动部位的摩擦副的数量，大幅度卡死的可能性。

为了保证防护的可靠运行，安装防护罩时，必须保证固定安装面与机床的运动方向严格垂直，同时保证驱动安装面与固定安装面的距离为防护的总厚度，使整套防护无论在任何位置，都在一种非常正确、“舒适”的状态同步移动，对于保证防护罩的顺畅运行非常重要。

1.2 同步带结构高速内防护

对于防护层数为三层的高速防护，也可以用同步带结构实现。如图2所示的结构图中，上侧同步皮带与驱动机构固定，下侧与机床床身固定在一起。驱动机构带动左右两侧的第一层左右移动，左右两端的第二层通过连接杆固结为一体，驱动装置带动同步带，同步带带动带轮移动，根据动滑轮原理，速度和行程为第一层的一半，第三层与机床的支架固定，保持不动。为保持移动的比例关系，在驱动装置上有将同步带拉紧的装置。这种结构的防护罩可以实现速度为90m/min，加速度可以达到1g。

制作时，需要在连接杆支撑上安装滑动轴承，保证第二层可以滑动顺畅。安装时，机床左右两侧的防护安装面需要与机床左右方向导轨垂直，保证整体防护的位置正确。

这种防护结构的特点：①同步带结构非常适合高速，高加速度应用场合；②可靠性高，各层防护之间没有直接连接，各层之间没有相互驱动的作用力，而是通过一个弹性环节即同步带实现运动的传递，可耐冲击，受力情况好，可以保证运动中的姿态，保证长期可靠同步移动；③上下双导向杆设计，两侧防护固结为一体，导向杆兼具支撑和导向功能，而且不用铜条类的导向装置，使结构简单，而且更可靠；④噪音非常低；⑤整體性设计制造，便于安装维护；⑥防护层数受限，适合较小行程场合。

2 结束语

综上所述的两种机床内防护，结构新颖，原理可靠，不过均具有各自适用的条件及可以达到的性能参数，在设计机床的内防护时，要结合机床具体的条件和需要达到的功能，选择最适合的防护结构。