張立民

(斯凱孚(上海)汽車技術有限公司，上海 201814)

現代數控機床通常都配備有高壓、大流量的自動冷卻噴淋系統，以配合完成機床高精度、高效率、高可靠性的切削加工過程［1］。通過冷卻液的實時噴淋可以隨時帶走切削過程中產生的切削熱，這就要求必須要進行科學、合理的機床冷卻液防護罩系統設計，以求實現機床冷卻液的合理回收，避免污染環(huán)境。

1 問題的技術背景

在挖掘機斗桿專用機床上利用銑刀對挖掘機斗桿進行銑削加工過程中需要噴淋大量的高壓冷卻液，用于工件和刀具的降溫冷卻。在機床銑削加工過程中，機床滑枕端面的冷卻噴嘴所噴射的冷卻液在噴射到工件和刀具上后，會徑直飛濺到機床主軸箱的下部空間。由于機床生產廠家并未意識到此類生產過程中的冷卻液防護問題，所以現場操作人員在該機床主軸箱的前端面底部人為安裝了一塊具有一定長度、且呈自然下垂狀態(tài)的橡膠擋板，用于抵擋飛濺的冷卻液。

由于主軸箱可以沿立柱上的導軌上下運行，當主軸箱運動至導軌下行程時，橡膠擋板阻擋冷卻液的效果較好，幾乎所有飛濺到主軸箱下部空間的冷卻液都被阻擋并引流到了床身兩側的排屑槽中，供機床冷卻循環(huán)使用。而當主軸箱運行至立柱導軌上行程時，由于橡膠擋板不能做到足夠長(如果橡膠擋板過長就會在主軸箱下行程時與排屑槽干涉)，飛濺到橡膠擋板下部的冷卻液仍然會徑直飛濺到機床加工區(qū)周圍，并不斷匯集流入到機床“地坑”中，并對“地坑”走線槽中的電纜線等造成嚴重威脅。機床加工區(qū)周圍以及“地坑”中肆虐的冷卻液，經常需要操作人員定期停機清理，不僅大大提高了機床操作人員的工作強度，而且降低了機床的工作效率。

2 機床防護罩概述

機床防護(除外觀防護罩外)按結構和功能可分為風琴式防護罩、盔甲式防護罩、卷簾防護罩，分別如圖1、圖2、圖3 所示。

圖1 風琴式防護罩簡圖

圖2 盔甲式防護罩簡圖

圖3 卷簾防護罩簡圖

風琴式防護罩，又名皮老虎，外用尼龍布，內加PVC 板支撐，邊緣則用不銹鋼板夾護。護罩具有壓縮小和行程長等優(yōu)點。可耐油、耐腐蝕、沖撞不變形、壽命長、密封好、行走平穩(wěn)、堅固耐用，給機床的使用帶來完美效果。

盔甲式防護罩為鋁合金或不銹鋼片材料，使其能經受撞擊和熾熱碎片引起的900℃高溫［2］。它既可被擺動安裝也可被固定安裝。由于預置的盔甲之間有良好的黏附力，該護罩可靠的保護層可抵御大量的灰塵、砂末、金屬切屑等。

卷簾防護罩主要由外殼(不銹鋼板、冷板)、彈簧軸、從動軸、刮舌、尼龍纖維布(三防布)組成。在空間小且不需嚴密防護的情況下可以代替其他護罩。卷簾防護罩具有成本低、占用空間小、行程大、速度快、無噪聲、壽命長等特點，是一種理想的防護罩。

3 卷簾防護罩的應用

3.1 卷簾防護罩的選擇

由于挖掘機斗桿專用機床的主軸箱具有上下行程的不同加工應用，因此需要選擇一種具有拉伸功能的防護機構，以適應機床的不同功能需求，實現對飛濺冷卻液的有效阻擋與引流。綜合考慮防護罩的應用場合、設備的功能要求、安裝空間及成本方面的因素，特選擇卷簾式防護罩用于對原機床主軸箱防水橡膠板的改造升級。

如圖4 所示，左立柱1 與右立柱2 的導軌上安裝有主軸箱4;主軸箱4 內部安裝有可以伸縮的滑枕5，滑枕5 的端面上安裝有冷卻液噴嘴6;兩立柱之間安裝有工作臺及床身組件3;主軸箱4 的下端安裝有卷簾防護罩安裝支架7，其出口有可以伸縮的卷簾8;卷簾8 的尾端與導水板9 相連接，可將噴濺到卷簾8上的冷卻液通過導水板9 引流至立柱與床身之間的排屑槽10 中，并通過處理后最終回流到冷卻液箱中。

圖4 主軸箱卷簾防護罩簡圖

3.2 卷簾防護罩的設計

(1)參數預處理

在進行卷簾防護罩的設計之前，必須對機床的相關結構尺寸進行基本確定，也就是說與卷簾防護罩相關的參數，如:主軸箱工作行程L，主軸箱底部端面的尺寸W×D，導水板的結構尺寸(導水板坡度角為α)。通過上述尺寸可以基本確定卷簾防護罩的安裝空間尺寸及外形尺寸和接口安裝尺寸。

(2)卷簾防護罩的參數確定

圖5 卷簾防護罩外形簡圖

卷簾防護罩外形如圖5 所示。卷簾防護罩的安裝支架4 的尺寸W1×D1由主軸箱底部端面尺寸W ×D決定(W1≤W，D1＜D);卷簾防護罩的卷簾行程尺寸s1=L +200;卷簾防護罩的拉板傾斜角度a=α;卷簾盒的尺寸P≥D1。卷簾防護罩的設計圖紙如圖6所示。

圖6 卷簾防護罩設計圖紙簡圖

3.3 卷簾防護罩在使用時應注意的問題

卷簾防護罩在安裝時應特別注意在寬度方向上要受力均勻，避免受到過度集中的應力，及由此造成卷簾在使用過程中的撕裂性破壞。

卷簾材料應根據實際情況選用，盡量避免由于選用的卷簾材料不當造成卷簾的老化加快，影響機床的整體加工效率。

4 結束語

有效地解決了一種現有機床主軸箱無法徹底阻擋冷卻液、并實現冷卻液正常回流的技術問題。通過卷簾防護罩和導水板的合理組合，實現了對噴淋冷卻液的有效阻擋和引流，降低了機床漏水問題對環(huán)境造成的危害。由于此項改造投入成本低，技術難度小，因此對具有上述類似結構的機床防水問題具有一定的技術推廣價值。

［1］王愛玲.現代數控機床結構域設計［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1999.

［2］譚慶昌，趙洪志，曾平.機械設計［M］.長春:吉林科學技術出版社，2000.