*部分 高速防護技術概述

1.1 機床防護介紹

機床防護主要指導軌防護，防護裝置就是防護罩。防護罩的主要目的在防護加工時所產生之切屑掉入機械內部和加工所用之切削液噴濺或滲入機械內部，而造成導軌、電機、光柵尺、感應器、絲杠等精密組件的損壞；同時，防護罩也是美化機床外觀的*附件之一。

防護罩種類：

（1）盔甲式機床防護罩（見圖1）。這種防護罩的每個折層能經受強烈的振動而不變形，同時應用在風箱上，以900℃高溫而保持原有狀態(tài)，他們之間彼此支持，起著阻礙小碎片滲透的作用。它適用于安裝在空間較小的場合。

圖一

（2）鋼板機床導軌防護罩（見圖2）。這是在機床導軌防護中普遍采用的一種防護結構，這種防護罩的每層鋼板端部裝有彈性密封擴建，可在運動時清潔鋼板表面。

圖二

）柔性風琴式導軌防護罩（見圖3）。這種防護罩用尼龍革、塑料織物或合成橡膠折疊、縫制或熱壓而成，內有PVC板材支撐，可耐熱、耐油、耐冷卻液、zui大接觸溫度可達400℃，zui大行程速度可達$2/min。此類防護罩特點有不怕腳踩、硬物沖撞不變形、壽命長、密封性好和運行輕便等，另外行程長，壓縮小，長度的比值為1：10。

圖三

（4）自動伸縮式防護帶（見圖4）。這種防護帶，是由外殼、彈簧軸、和纖維布等組成。外殼是用不銹鋼或冷軌板制成，并經表面防腐處理，內部結構是經過熱處理鋼帶組裝而成，此產品的結構嚴緊，合理、無嗓音，適合空間小、行程大、且運動快的機床設備使用。

圖四

（5）防護簾及防塵折布。這種防護主要有鋁材形防護簾（見圖5）和風琴式防塵折布（見圖6）。這種防護結構用高強度聚酯織物制成，兩側涂有PVC經增加強度，在卷簾表面有鋼條或鋁條，耐熱、耐油、耐冷卻液，特別適用于安裝位置狹小、切屑又多的垂直或平面導軌。

（6）高速導軌防護罩（見圖7）。此類防護罩采用剪刀同動機構，護罩每片可連發(fā)同動，*不同于一般護罩一片接一片拉動式，因此噪音極低，在高速時運行平穩(wěn)，沒有振動產生。這種防護罩移動速度可達$2/min，同時可承受1g加速度值，另外這種防護罩壽命長。

1.2 高速導軌防護罩與普通導軌防護罩比較

數(shù)控機床的高移動速度是機床發(fā)展的趨勢，國內外機床的快移速度一般都在40~$2/min，加速度0.6~$2，高的已達到$2/min，加速度2g。普通導軌防護罩已不能滿足機床高移動速度，高加、減速能力的要求，這時就需要有一種新型防護罩，能滿足機床高移動速度，高加速度。這樣就研制出了高速同動伸縮式導軌防護罩。這種導軌對防護罩與普通導軌防護罩相比具有以下特點：

（1）普通防護罩的伸縮是依靠節(jié)與節(jié)之間的摩擦力來相互推動的，由于各節(jié)之間的摩擦力不盡相同，從而造成伸縮時各節(jié)移動不同步、不平行，有些節(jié)甚至有停滯不動的現(xiàn)象。產生撞擊振動，噪聲大、縮短了使用壽命并影響機床整體性能，在機床高速度移動時，其缺點尤為突出。高速同動伸縮式導軌防護罩裝有同動機構，使其在伸縮時每片同步移動，避免了撞擊振動，減小了噪聲、延長了使用壽命，真正做到了運行平穩(wěn)、伸縮自如，使機床整體性能得到保證。

（2）特殊結構的刮油板和高彈性、高耐磨性、耐高溫、耐油的特制刮油條使得密封、防護性能更可靠，使用壽命更長；刮油板和刮油條采用特殊結構，使得清洗更換刮油條非常方便，保養(yǎng)維護更簡單方便，防護罩的整體可靠性更高。

（3）防護罩的應用范圍更加廣泛，除特別適用于高移動速度，高加、減速的機床外，還特別適用于大行程和防護寬度較大的機床。對于大行程和防護寬度較大的機床，如仍采用普通防護罩，由于護罩節(jié)數(shù)多和寬度大，護罩自重較大，普通防護罩的缺點更加突出。而采用帶有雙同動機構的同動伸縮式導軌防護罩則能彌補普通防護罩的缺點，使移動的平行性能更好，更能保證機床整體性能。

1.3高速導軌防護罩基本結構

高速同動型導軌防護罩按剪刀同步機構的結構分為無導軌式和有導軌式兩種，兩種同動型導軌防護罩除剪刀式同步機構不同外其余機床

無導軌剪刀式同動型導軌防護罩的同動機構只有一個支點與每節(jié)防護罩相連，另外兩支點自由；當兩片相鄰的導軌防護罩片作伸縮運動時，有兩個支點固定，另外兩支點作與導軌防護罩運動方向相垂直的運動，同時隨導軌防護罩移動而移動。

有導軌剪刀式同動型導軌防護罩每節(jié)罩片上裝有支點移動導向導軌，防護罩伸縮時兩支點在導軌的限制下移動，兩塊防護罩片之間的一個支點作自由移動，并且只作隨導軌防護罩移動的單向運動，當兩片相鄰的導軌防護罩片作伸縮運動時，如圖9所示，5支點中有 4個支點受支點導軌約束。因此，同動機構受力的均勻性更好，帶有這種同動機構的導軌防護罩運行的穩(wěn)定性也更好。

與無導軌剪刀式同動型導軌防護罩相比，有導軌剪刀式同動型導軌防護罩在運行平穩(wěn)、高速與高加速度及低噪聲方面的*性更明顯；當然其制造要求更高，制造成本也高一些。

第二部分 高速防護技術水平分析

2.1同動機構

高速防護同動機構，其動作原理與剪刀運動行為相似，因此也被稱為剪刀式機構，如圖10所示。同動機構的規(guī)格及長度的設計是根據工作臺行程等參數(shù)進行尺寸合成，因此同動機構會有不同的規(guī)格及長度。同動機構的動作原理如圖10，將中間轉軸固定于各片護罩之上，進而帶動每片護蓋，同時因每片防護罩行進之距離為相同，因此稱之為同動機構。

2.2同動平行機構

同動平行機構即有導軌同動機構，如圖11。此機構是為改善高速移動下，同動機構兩側轉軸上下晃動與左右不共線的問題，同時以兩側轉軸連接于每片防護罩上，減低因摩擦阻力所產生力距使防護罩有歪斜的現(xiàn)象。因此同動平行機構使用于防護罩上，則可以大幅提升防護罩穩(wěn)定性與可靠性，同時亦可提高防護罩移動速度。同動機構為單一支點與主體連接且為雙自由度的機構，其運動是依靠轉軸傳遞推力與拉力，并利用軌道側邊限制與刮刷來限制左右的自由度，使同動機構成為單一運動方向，因此當每片防護罩所受刮刷摩擦力與支撐接觸面摩擦力不均勻時，便會產生扭矩，使防護罩產生歪斜、蛇行甚至卡住等狀況，同時由于防護罩會被動產生振動的行為，因此實際上各片防護罩產生的運動行為皆不相等，而機構轉軸與連桿須承受這些情形的外力，使機構轉軸與連桿易斷裂。同動平行機構為雙支點與主體連接且為單一自由度之機構，因此組裝同動平行機構的防護罩，則會大幅改善同動機構所產生之歪斜、蛇行與卡住之情形。