卧式车床防护结构设计

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图 4摇 拉门上导轨的三种形式
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图 5摇 拉门下导轨的七种形式
2014 年 4 月摇 摇
陈摇 明:卧式车床防护结构设计
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摇 摇 (7)确定视窗大小、位置与材质 视窗的大小、位置的设计应符 GB / T16251 - 2008
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图 2摇 沈阳机床车床防护发展历程
2摇 卧式车床防护结构设计方法
(1) 防护结构设计基本步骤 车床防护结构设计的基本步骤通常分为如下六步: 1 ) 确定防护形式:封闭式、半封闭式、开放式。 2)确定区域隔离[5] 。 3 ) 确定结构形式:框架式、板块组合式、壳体式、混 合式。 4) 确定安装基准和误差补偿环节。 5) 确定基础支架形式。 6) 确定防护的临界位置。 (2) 确定防护基准 卧式车床防护结构基准一般都是以主轴中心为主 基准[6] ,同时,还可以选择工作台面或者其它坐标轴中 心作为辅助基准。 (3) 确定防护临界位置 防护临界位置指的是机床防护在满足机床功能前 提下,防护离机床部件最近的安全点。 下面以斜床身数控车床为例,分析如何确定临界 位置。 结合图 3,根据机床加工最大工件半径 R,确定 机床防护临界宽度 W;根据机床 X 轴行程、X 轴拖链极 限位置尺寸 H2,确定机床防护临界高度 H;根据机床 内防护极限尺寸 L1,确定机床防护临界长度 L。
对数控机床的安全防护[3] 是指配置在数控机床上 能防止危险因素引起人身伤害,保障人身和设备安全的 所有装置,它对人机系统的安全性起着重要作用。 数控 车床防护的作用主要体现在安全防护作用、精度保持作
用、环境保护作用、隔声降噪作用以及防潮隔湿作用。
图 1摇 卧式车铣复合
摇 摇 随着科技的快速发展,车床的制造水平越来越高, 从过去各种专用的普通车床发展到复合型、多功能的 数控车床,如图 1。 在数控车床加工的过程中,会产生 高温飞溅的切屑,刀具损坏后高速飞出等不安全因素, 经常对操作者造成伤害事故,诸如,操作者的局部卷入 或夹入车床旋转部件和运动部件造成的伤害事故;操 作者与车床相碰引起的伤害事故;被飞溅的切屑划伤 和烫伤;操作者滑倒或跌倒而造成的事故;冷却液对皮 肤的侵蚀和噪声对人体的危害。 因此,在数控车床防 护的设计引入人机工程学设计理念,秉承以人为本的
(5) 确定拉门大小 拉门的大小应保证拉门拉开的最大空间大于机床 最大加工工件尺寸,并留出相应的余量,一般操作者能 装卸的工件,拉门拉开的尺寸比工件尺寸大 100mm 以 上;需要吊 运 的 工 件, 拉 门 拉 开 的 尺 寸 比 工 件 尺 寸 大 200mm 以上;横向上要躲开钢丝绳 200mm 左右,如有 机械手需酌情处理。 (6) 确定拉门导轨 拉门导轨一般采用的是下导轨支撑拉门的自身重 量,上导轨主 要 是 导 向, 根 据 门 的 大 小、 重 量、 要 求 精 度、经济等条件,选择相应的导轨形式,目前常用的导 轨有如图 4 与图 5 所示。
应充分考虑人的操作方式,若是需要全身进入,开口尺 寸应符合 GB / T18717. 1 - 2002 的规定[8] ;若是需要人
体局部进入,开口尺寸应符合 GB / T18717. 2 - 2002 的 规定[9] 。
对于经常拆卸,用手搬动的防护应装拆方便,其质
量不宜大于 16 kg。 不便于用手搬动的防护,应设置吊
式。
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图 6摇 推荐的典型视窗格栅
摇 摇 (8)确定维修口的大小
根据功能需求,在需要经常检修与维护的位置开
设维修门或方便拆卸的盖板,同时,开设维修口的大小
0摇 引言
随着当今科技的高速发展,市场竞争愈来愈激烈,人 们的要求愈来愈高。 数控机床作为装备制造业的工作母 机,它是实现制造技术和装配现代化的前提。 机床防护作 为机床功能部件,已经越来越显示出其重要性,成为制约 机床质量提高与机床附加值的主要因素之一[1] ,防护结 构设计技术的发展改进,不仅可以提高产品的质量,还可 以提高用户的响应能力,使企业产品更具市场竞争力。
卧式车床防护结构设计*
No. 4 Apr. 2014
陈摇 明
( 沈阳机床( 集团) 有限责任公司 外观与防护研究所,沈阳摇 110142)
摘要:文章分别从卧式车床防护结构设计步骤、防护主要部件的设计原则、方法、注意事项等方面进 行了详细研究,并对其进行了归纳总结。 最后,提出了卧式车床防护外观设计原则。 文中归纳总结 出的卧式车床防护成熟结构,其设计方法、研究思路对从事设计车床防护的设计人员具有一定的参 考价值。 关键词:卧式车床;防护;结构设计 中图分类号:TH166;TG659摇 摇 摇 文献标识码:A
虽然操作箱形式的选择是根据机床实际情况综合
考虑,但是,它必须符合如下通用原则:
1) 数控系统操作箱应符合 GB18209. 1 - 2010 中 视觉信号的规定[10] ,使得操作系统的显示屏在合适的
视野中。
2) 数控系统显示屏尽量与地面成垂直状,或设计
带有能够避免厂房内部强光源与太阳光直照显示屏的
收稿日期:2013 - 08 - 06;修回日期:2013 - 09 - 09 摇 *基金项目:千台国产数控车床可靠性提升工程(2013ZX04011011)
作者简介:陈明(1979—),男,江西樟树人,沈阳机床( 集团) 有限责任公司工程师,硕士,主要从事机床外观与防护研究、机床动画设计等,( E mail)chenming_79@ 126. com。
第4 期 2014 年 4 月
组合机床与自动化加工技术 Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号:1001 - 2265(2014)04 - 0133 - 04摇 摇 摇 摇 DOI:10. 13462 / j. cnki. mmtamt. 2014. 04. 037
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组合机床与自动化加工技术
摇 第4期
设计原则,从而促使车床防护设计成为了机床整体设 计中必不可少的一个重要部分。
另外,车床在加工过程中伴随着发热,这种发热现 象会引起机床结构的热变形,从而降低机床的加工精 度。 随着车床向高速度、高精度和柔性自动化方向发 展,热变形对产品质量的影响日趋严重,因此,对数控 车床合理的防护散热结构的设计也是十分重要的。 还 有,数控车床加工过程中产生的切屑、冷却液都会对机 床内导轨有损害和腐蚀作用,冷却、润滑系统工作状态 不佳对高速主轴及加工精度也产生影响,所以防护就 成为了现代数控车床必不可少的一个重要部分。
的设计规定[7] ,尤其是拉门的视窗,应该保证整个工件 都应在人的可视范围内。
视窗的材质通常是有机玻璃、亚克力板、钢化玻 璃、防爆玻璃、夹胶玻璃五种,针对不同用途与安装结 构选择相应的材质与厚度。 对于工件高速旋转危险系 数大的视窗,其强度应能够承受抛出零件或危险物质。 目前常采用方式有两种,其一,当视窗固定部分已经有 相应格栅( 如图 6) ,可以选用 8mm 厚的有机玻璃、亚 克力板或钢化玻璃;其二,当视窗固定部分没有格栅, 材料推荐选用 18mm 的防爆玻璃或夹胶玻璃。 对于工 件不旋转或不高速旋转,视窗要求相对低点,可选择 3mm ~ 8mm 的有机玻璃、亚克力或钢化玻璃。
W = W1 + R + 吟W1 + 吟W2
H = H1 + H2 + 吟H L = L1 + 吟L1 + 吟L2
摇 摇 其中吟W1、吟W2、吟H、吟L1、吟L2 这几个变量都 是经验值,它们可以相等,也可以不相等,对于小车床 推荐在 20mm ~ 50mm 之间选择,对于中或大型车床推 荐在 30mm ~ 80mm 之间选择,但是,遇到一些特殊情 况,应综合考虑,在条件允许的情况下,这五个变量都 可以大于 80mm。
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图 3摇 斜床身数控车床
摇 摇 (4)确定防护支架 根据上面临界位置的确定,再寻找机床床身为防
护支架所预留的安装孔,在两者之间建立相应的支架。 支架根据所承载的重量选用相应的材料,若承载重量 较轻,则可考虑用 4mm ~ 6mm 之间的 Q235A 热扎板折 弯焊接而成,若承载的重量较重,则应考虑用适当的型 材———方钢管、矩形管、角铁等焊接。
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的 IP54 防护等级[11] 。
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图 7摇 四种活动式的数控操作箱
摇 摇 (10) 防水结构的设计
防护防水结构的设计原则是引水,而不屯水。 目
前机床防水结构都是采用搭板结构(见图 8)、密封条
结构( 胶 条、 海 绵、 橡 胶 板 等 ) 、 毛 刷 与 涂 抹 胶 水 的 形
1摇 车床防护发展历程
在 1774 年,机床才真正意义上的出现。 随着产业 革命在欧洲的兴起,机床技术、种类与型号迅速发展[2] 。 但早期的机床设计工作主要集中于产品的功能实现上, 对造型设计并无太多的顾及,其功能部件大多为外露式 的,随着机床技术的发展以及对机械化生产造成频发的 工伤事故的愈加重视,防护开始出现在机床设备上。
Protective Structure Design of Horizontal Lathe CHEN Ming
( Appearance and Protection Research Institute, Shenyang Machine Tool ( Group ) Co. , Ltd, Shenyang 110142,China) Abstract: This paper detailedly studies protective structure of horizontal lathe from the design steps and the main protective parts' the design principles ,the methods ,the points for attention ,etc. And it has carried on the summary. Especially , it has summed up the current mature protective structure of horizontal lathe. Fi鄄 nally, it has put forward the protective design principles of horizontal lathe. The design method and the re鄄 search ideas have a certain reference value on the design staff who was engaged in protective structure of horizontal lathe . Key words: horizontal lathe; protection; structure design
从卧式车床防护形式上看,车床防护的发展经历了: 裸机、半封闭防护车床、全封闭防护车床三个阶段[4] ,如图 2 所示。 裸机时代强调的是功能至上,人适应机床;半封 闭防护车床是车床裸机的一次安全性变革,开始考虑人 的安全性;全封闭防护车床是完全以人为本的人性化设 计时代,车床防护设计兼顾功能、人机工程学、美学以及企 业文化等因素综合考虑。 车床防护的整体结构操作宜人 性强,防水性好,排屑性好,外观时尚、简洁。
装孔、吊环、吊钩等,并在防护本体或说明书中标明其
质量值( kg) 。
(9) 数控系统操作箱的设计
数控系统操作箱分为两大类:固定式与活动式,固
定式的操作箱一般用在小机床上面,大部分数控机床
都是采用活动式操作箱,其中活动式又可以分为嵌入
式操作箱、悬臂式操作箱、外挂式操作箱与支撑式操作
箱,其形式如图 7。