数控机床水平导轨防护罩的创新设计

杨春红 张翠翠

(长春光华学院，吉林 长春 130033)

0 引言

数控机床导轨防护罩是数控机床重要的防护部件，可以保护机床内部各轴电机、导轨副、齿轮齿条副、丝杠副、电缆等机械装置及电气设备不受外界的破坏[1]，防止切屑、冷却液、灰尘及杂质等进入机床内部，减少导轨面的磨损、擦伤及锈蚀，进而延长导轨寿命。

1 设计目标

现有防护罩多为长宽不可调节，或只能进行长度方向的调节以适应不同长度导轨，但是还不能进行宽度方向的调节，因此设计一种长、宽均能进行灵活调整的分罩体结构，这里将设计适应中小型水平床身数控机床导轨跨距，宽度可调范围为500～1000mm，两个分罩体可实现固定连接，并能够进行可靠调节。

现有防护罩多关注防护效果，而散热功能却有待继续优化，且防护罩与导轨相对运动时多为金属面之间的摩擦，磨损较大，容易加剧导轨表面的温升，因此可将导轨间的滑动摩擦改为滚动摩擦，设计一种滚动支撑机构作为防护罩的支撑和运动部件，同时辅以润滑、散热等装置，以减小磨损，降低热量，保持导轨的精度。

数控机床水平导轨虽然导向性好，易于保证定位精度，但是也易于积存切屑、冷却液及杂质灰尘等，因此可进一步优化防护罩防尘防潮功能，适当增设风机、滤网及干燥剂层等对导轨进行有效防护。

综合以上功能，对防护罩进行创新设计，使其结构和布局设计合理，能够实现灵活调节，还能实现防护、散热、定量润滑等功能，具有足够的强度、刚度，噪音小，成本低。

2 防护罩组成结构

本防护罩由分罩体、宽度调节机构、定量润滑装置、辅助结构(风机、滤网、干燥层)等部分组成。

图1为防护罩结构示意图，主体为分罩体1、2，它们的上端部由宽度调节机构相连接，宽度调节机构采用锯齿状盲槽结构进行定位，可以在宽度方向实现调节。分罩体1、2通过各自底端的多对滚轮与相应的导轨接触，每对滚轮对称分布在导轨的两侧，将导轨夹在中间，分罩体1的结构中顶端加工出通风口，再向上依次为干燥层、过滤网1以及风机。分罩体1、2的下端结构相同，各自沿着相应的导轨外侧面加工出通气孔，且出气孔处均安装过滤网2，分罩体1、2的外侧面加工出注油口，另外在对应每个滚轮的位置都设计了储油槽(见图3)，这些储油槽与注油口相通，在近下方的位置开出油溜槽，并在内部配置推板与推杆，推杆的一端与滚轮进行铰接，另一端与其上端的推板相铰接，滚轮转动前移，在推杆的作用下可使推板在储油槽内上下移动。

图1 防护罩结构示意图

分罩体宽度调节机构如图2所示，左侧分罩体内部表面加工出锯齿状盲槽，右侧分罩体与具有足够长度的限位杆相连接，限位杆的另一端内部加工出安装槽，内装弹簧与两个带有锯齿面的限位块，处于中位的弹簧将两个限位块进行连接，限位块可在安装槽内移动。左侧分罩体顶部加工出与锯齿状盲槽相通的两个滑道，每个滑道内都设有一个辅助杆，两个辅助杆与相对应的限位块固定连接。

3 工作原理

3.1 宽度调节

如图2所示，水平拉动右侧分罩体，分罩体带动限位杆移动，限位杆安装槽内的限位块压缩弹簧，在盲槽内水平移动，当左右分罩体之间的距离达到对应导轨跨距长度时，停止拉动右侧分罩体，限位杆停止运动，弹簧弹力使两侧限位块重新嵌入锯齿卡槽内，由锯齿状凸块定位，实现防护罩宽度的调节。若需要将分罩体1、2分开，可扳动辅助杆，使限位块脱离锯齿状凸块。

图2 宽度调节机构

3.2 散热及润滑

如图1所示，风机工作时向防护罩内引入外部空气，结合散热通风口来有效降低导轨的热量，过滤网1可过滤杂质，干燥层内的干燥剂可吸附湿气，下端过滤网2也能够对空气中杂质进行过滤。

如图3所示，当滚轮运动时，在销轴作用下推杆在储油槽内上下移动，进而推动推板上下往复运动，滚轮每转动半周，推杆分别处于上位和下位，处于上位时封闭润滑油，处于下位时释放润滑油，继而实现润滑油的等量供给，为所对应的滚轮提供润滑。

图3 防护罩定量注油装置

4 防护罩的优点

本防护罩的设计以实用、经济为出发点，设计宽度调节机构灵活调节分罩体的间距，可适应不同导轨跨距；安装滚轮实现滚动摩擦，辅以定量润滑，减小噪音与磨损，延长使用寿命；此外还增设了风机、过滤网、通风口，可充分减少导轨热量。防护罩制作可以钣金材料焊接结构件为主，具有足够的刚度、强度，且成本较低，实用性强。应用此防护罩可提高机床的整体性能，凭借多功能、长寿命、低成本的优势有望将导轨防护罩产品化，可提高市场竞争力，为数控机床开拓更加广阔的应用前景。