引言
機床是屬于高速運轉(zhuǎn)的機械。機床的主軸旋轉(zhuǎn)速度低則每分鐘數(shù) 百轉(zhuǎn),高則每分鐘上萬轉(zhuǎn)至幾十萬轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的工件和/或刀具存在 飛出危險。可造成人身傷害甚至死亡。工件或刀具的裝夾不牢固,造成 工件或刀具飛出;防護(hù)裝置或裝配不符合要求,對飛出的工件或刀具 防護(hù)不住。都會引發(fā)事故,因此機床的外防護(hù)就顯得尤為重要。本文以 HMC63e加工中心為研究對象,從安全角度重點研究工作區(qū)與非工作區(qū) 的防護(hù)設(shè)計。
1、HMC63e加工中心描述
機床設(shè)計的總體布局為縱、橫床身呈倒T字型結(jié)構(gòu),立柱橫向左右 移動(X軸行程1000mm),主軸箱上下移動(Y軸行程900mm),工作合 在床身上縱向前后移動(Z軸行程900mm)。床身采用整體式鑄造床身, 剛性好;機床工作合為牙盤轉(zhuǎn)(1° X360),回轉(zhuǎn)由交流伺服電機驅(qū)動, 經(jīng)皮帶減速與蝸桿連接,保證分度精度;液壓自動夾緊、松開,運動準(zhǔn)確 可靠。工作合回轉(zhuǎn)采用推力向心軸承支承,運動平穩(wěn)、定位精度高,承載 能力大;雙交換工作合站,采用浮起式直接回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),交換時間為12s。 當(dāng)_個工作合工作時,另_個工作合進(jìn)行零件裝卸,可減少輔助時間,提 高效率;機床設(shè)有全封閉防護(hù)間,正面和側(cè)面均有拉門,操作方便、安 全。X、Y、Z均有防銹金屬防護(hù)拉板,防止冷卻液、切屑飛濺,有效防止 鐵屑及冷卻液的飛濺對導(dǎo)軌的侵蝕,保護(hù)導(dǎo)軌及絲杠,提高使用壽命; 排屑采用中間沖刷排屑,排屑快速,減少機床熱變形,有利提高精度。
2、工作區(qū)與非工作區(qū)之間的防護(hù)設(shè)計
防護(hù)的重要作用之一就是需要隔離上料區(qū) 和工作區(qū),又要進(jìn)行上料區(qū)和工作區(qū)的托板交 換。在此稱之為回轉(zhuǎn)門防護(hù)。
回轉(zhuǎn)門通過回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),并通過底下抬起 裝置抬起落下,從而隔離了工作合的空間,這 樣就使得工作區(qū)與上下料區(qū)分開。回轉(zhuǎn)門兩側(cè) 加密封膠條更好的阻擋了工作區(qū)的水屑。回轉(zhuǎn) 門中間還設(shè)有可供工作者觀察的透明玻璃。
3、工作區(qū)防護(hù)設(shè)計
工作區(qū)是工件加工的地方。也就是主軸加 工的地方。也是防護(hù)設(shè)計的重點。機床在工件加工時候有噴淋水,刀具 的內(nèi)高壓冷卻水和刀具的外部冷卻水。所以這里的防護(hù)首先要能夠擋 水,而且不能漏水。再就是阻擋加工中心高速加工工件時候產(chǎn)生飛濺的 鐵屑。并且將鐵屑引到排屑器,然后由螺旋排屑器排出。
設(shè)計理念:首先,工作區(qū)的水屑都是通過螺旋排屑器排到水箱里 面。其次,工作區(qū)需要人工觀察,檢測等,所以需要開側(cè)拉門。考慮到 HMC63e的吊裝問題等,所以側(cè)拉門的寬度首先要大于工作合的最大寬 度,而且操作者進(jìn)入工作區(qū)也要自如。最終確定本機床的開門寬度。滿 足了以上要求。當(dāng)然工作區(qū)的防護(hù)應(yīng)該是密閉的。所以初步構(gòu)思如下: 在主軸換刀處加換刀門,門設(shè)計在工作區(qū)防護(hù)外面,所以密閉不是那么 好,下面設(shè)計了接水板,接水板上設(shè)計有回流口使?jié)B出來和換刀時掉下 來的水通過接水口回流到排屑槽里面。見圖3-1
防護(hù)罩隨著工作合前后移動可收縮。而且做成山形狀。使水屑均快 速流入排屑槽里。XY防護(hù)罩阻擋加工區(qū)和立柱后面的非加工區(qū)。側(cè)拉門設(shè)計在機床的右側(cè)。連接回轉(zhuǎn)門和XY防護(hù)罩左右兩側(cè)防護(hù)設(shè)計成上 直下傾斜的防護(hù)罩,使切屑液和鐵屑快速流入排屑槽里面。另外值得_ 提的是,在設(shè)計初考慮到了防護(hù)與機床床身的連接問題,所以對床身外 邊留有加工面和螺釘孔,使得防護(hù)在設(shè)計與裝配中家少了不少問題。
HMC63e加工中心帶有自動換刀裝置。在機床需要換刀的時候,換 刀裝置要把刀具送到主軸上;不換刀的時候,換刀裝置和主軸分開,即 和工作區(qū)域分開。另外,由于HMC63e換刀速度在幾秒中,所以在此處 設(shè)計了自動換刀門,用氣缸帶動換刀門往復(fù)運動,因為門的運動速度雖 然比較快,但是輕便,所以選擇了比較經(jīng)濟實惠而且輕便的THK線性 滑軌。另外考慮到機床工作區(qū)前后比較大,所以換刀防護(hù)門選擇了前后 移動。機械手要從主軸上抓刀撥出,然后旋轉(zhuǎn)換刀,所以換刀開門尺寸 要大于機械手的拔刀尺寸和回轉(zhuǎn)半徑。(注:此處說的刀都應(yīng)該按刀庫中 最大最長刀具來計算)只有很好的了解了機床防護(hù)的制作過程及加工設(shè) 備,才可以更好的設(shè)計出合理的機床防護(hù)。
5、加工中心防護(hù)大部分是采用板料來制作的其加工流程一般是:圖紙的展開設(shè)計——激光/剪床備料——折彎——鉚焊成型——噴漆/噴塑備料主要應(yīng)依據(jù)零件的尺寸、幾何形狀、材料、板料厚度、批量、加 工精度和切口。
質(zhì)量要求等,選擇合適的裁料方法。一般有剪裁、沖裁、割裁等幾 種方法。而剪裁常用設(shè)備有龍門剪床、滾剪機和振動剪板機等。沖裁設(shè) 備即沖壓加工設(shè)備,簡稱沖床。割裁一般指用氣體燃料如氧、乙炔氣體 火焰切割板料的工藝。常用的設(shè)備有激光切割機,折彎機。接下來就是 板焊件的焊接,最后還有表面處理如油漆,噴涂等。
結(jié)語
在機床的設(shè)計■、制造和運行過程中,安全防護(hù)措施應(yīng)該作為一項重 要的指標(biāo),數(shù)控機床防護(hù)罩的設(shè)計應(yīng)遵循安全防護(hù)裝置的設(shè)計原則,以 保證作業(yè)環(huán)境和人身安全。
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