加工中心機床的導軌護罩設(shè)計步驟
作者:admin 發(fā)布日期:2021-08-18
機床防護罩是用來保護機床的.他可以保護機床的表面不受外界的腐蝕和破壞.他有很多種類。
1 機床導軌防護罩的參數(shù)設(shè)計要求
機床防護罩的計算參數(shù)主要指防護罩的物理結(jié)構(gòu)和尺寸。這些參數(shù)有些可以直接測量得到,還有些參數(shù)需要利用已知參數(shù)計算得到。如果設(shè)計人員得到的參數(shù)沒有準確的數(shù)值或是參數(shù)自相矛盾、相互沖突,結(jié)果就是制造、安裝防護罩時發(fā)生錯誤,甚至無法生產(chǎn)或安裝,產(chǎn)生諸多問題。因此,本文針對設(shè)計防護罩需要的各種參數(shù)進行了推導和計算并分析了各個參數(shù)之間的關(guān)系,最終明確了防護罩結(jié)構(gòu)設(shè)計過程和參數(shù)計算方法。
2機床導軌防護罩結(jié)構(gòu)設(shè)計的常用公式
根據(jù)防護罩結(jié)構(gòu)參數(shù)已知情況,未知防護罩結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解可采用不同的計算公式[2]。具體防護罩結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。
1)如果已知防護罩的最大拉伸量Lmax、第一節(jié)縮進量Ffirst、葉片錯開量E、防護罩節(jié)數(shù)n、相鄰兩節(jié)重疊量C,求防護罩最小收縮量Lmin、每節(jié)平均長度Lev、第一節(jié)長度Lfirst;
2)如果已知防護罩最小收縮量Lmin、防護罩節(jié)數(shù)n、第一節(jié)收縮量Ffirst和相鄰兩節(jié)重疊量C,葉片錯開量E,求防護罩的最大拉伸量Lmax和每節(jié)防護罩平均長度Lev以及第一節(jié)長度Lfirst;
3)防護罩寬度參數(shù)計算
防護罩寬度包括防護罩防護罩寬度和側(cè)面寬度兩個指標。如果已知防護罩上部寬度為Hup、防護罩板材厚度D、防護罩估算節(jié)數(shù)N、機床導軌寬度Hg,求解防護罩寬度Hz、和防護罩側(cè)面寬度Hc。具體公式如下所示:
求解過程如下:
首先,根據(jù)未定的防護罩上部寬度,利用公式(7)估算防護罩節(jié)數(shù);然后利用公式(8),根據(jù)給定的導軌寬度和防護罩板材厚度計算防護罩寬度;最后利用公式(9)計算防護罩側(cè)面寬度。
3機床導軌防護罩密封條使用壽命分析
防護罩密封圈或密封條的設(shè)計主要有兩個指標,一是外形設(shè)計,包括尺寸、選材等方面;另一個是使用壽命設(shè)計。由于不同類型的防護罩使用的密封條外形尺寸是不相同的,因此本文對密封條外形設(shè)計不做具體分析。但是防護罩密封條的材料大都相同,其使用壽命的計算是通用的,因而下面分析密封條的使用期限的參數(shù)計算方法。一般密封條的工作壽命主要防護罩和移動速度有關(guān),移動速度越大壽命越短。目前,從機床的工作速度角度講,機床可分為普通機床和高速機床。普通機床的防護罩移動速度一般在1m/min~30m/min;高速機床的防護罩移動速度可達到30m/min~200m/min。在計算密封條使用壽命時,主要采用的是機床防護罩葉片之間的相對運動的平均速度V,因此,該速度并不是很大,一般在3m/min左右。
防護罩密封條主要采用聚氨酯阿克隆作為主要制造原料。該原料的磨損率可取0.05左右。因此,假設(shè)機床防護罩由5片葉片組成,則機床防護罩的磨損量一般可計算為m=(0.05/1.61x103)x(60V/5)=1.12 m3/h。由此也可以推斷出密封條的有效工作時間t=M/m=3315/1.12=2911h,其中M為可磨損的最大值。根據(jù)一般機床維修的期限為3~5年計算,防護罩密封條的使用壽命完全可以達到機床維修年限,可以在維修機床時更換密封條或密封圈[3]。
有關(guān)防護罩參數(shù)的計算,本文采用了傳統(tǒng)機理計算公式進行計算的。其實,在實際計算過程中也可以借助計算機輔助設(shè)計各種參數(shù)。例如利用ANSYS WORKBENCH 分析軟件分析防護罩伸縮的動態(tài)響應(yīng)情況,分析不同防護罩結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能,最后選擇性能最好的結(jié)構(gòu)進行計算機輔助設(shè)計。另外,設(shè)計防護罩外形參數(shù)時,一定要考慮安裝等情況。因此,設(shè)計外形時需要留有足夠的冗余量,方便安裝,保證機床正常運行。例如,當設(shè)計機床防護罩最大伸長量時可以參照機床絲杠的長度,加長機床絲杠3-5倍的長度;計算防護罩最小收縮量時,可以在計算的基礎(chǔ)上再減少機床絲杠的3-5倍的長度為宜。本文采用的公式已經(jīng)考慮了這種情況,但是如果設(shè)計大型加工中心的防護罩時還應(yīng)根據(jù)實際情況進行調(diào)整,以滿足設(shè)計的要求。
4結(jié)論
導軌防護罩是高速機床中非常重要的組成部分,可以起到防護導軌等部件的作用。本文詳細分析了高速機床防護罩的結(jié)構(gòu)和有關(guān)參數(shù)之間的相互關(guān)系。本文提出的各種參數(shù)的計算公式也會對高速機床防護罩的制造和安裝工作具有指導作用。