数控机床外防护结构研究

摘要：近年来，数控机床在各行业获得了广泛的应用，国内外的生产厂家对数控机床投入更多的精力。同时随着用户对环保、节能、外观等方面要求的提高，机床的防护也越来越受到各生产厂家的重视，机床防护在新型机床的设计中，占有了更多的比例。

关键词：数控机床；外防护；结构设计

引言

数控机床外防护主要制造材料是金属钣材，但由于不同功能的要求、使用要求以及 材料特点，非金属材料在数控机床外防护的生产中也有重要应用，这些应用主要用于玻璃视窗、玻璃钢防护装置和塑钢门帘及树脂门把手等辅助部件。

1.数控机床外防护的设计

1.1 数控机床外防护的结构设计要与机床的总体结构设计相统一。数控机床外防护设计是机床整体设计的组成部分，要求处理好外防护与主机本体及内防护关系。

1.2 数控机床外防护的结构设计要与安全人机工程学设计理念相结合。数控机床外防护在结构设计时不仅要考虑其防护功能、作用原理，还要从安全性和人机工程学的角度出发。在满足数控机床外防护的结构功能的前提下，为操作者提供一个安全、舒适的工作环境。

1.3 数控机床外防护的结构设计要与制造工艺相结合。数控机床外防护的结构设计要考虑到生产的可加工性、现有设备的生产能力，以及检查、运输和维护的方便性。机床外防护的结构设计要简洁、美观、真正达到防漏水、防屑性能优良功能。

2.数控机床外防护类型及基本结构

2.1数控机床外防护类型

数控机床外防护是指将机床切屑区或工作区与周围环境隔离开来的安全防护装置。数控机床外防护根据所防护的范围可分为全封闭和半封闭防护。对于不同类型的数控机床其外防护所包括的内容不尽相同，例如，对于精密的数控机床来讲，其外防护的要求是全封闭类型。而经济型的数控机床，其外防护的要求只是对机床本体进行的，而液压站、电气箱等辅助设备均不包括在外防护内。

2.2 数控机床外防护基本结构

按数控机床外防护的区域划分，对于全封闭的数控机床外防护按其防护区域划分其结构如下：防护门（根据加工长度一般可分为单门、双门）、机床左侧防护罩、机床右侧防护罩、上顶罩、前罩体、后罩体、数控系统操作面板（CRT）及支撑立柱等。对于半封闭的数控机床外防护按其防护区域划分其结构如下：防护门（多为单门）、单侧罩体（防护主轴箱）、后罩体及数控系统操作面板（CRT）等。

数控机床外防护的常规结构如下：

（1）数控机床外防护的左、右防护罩结构无论是全封闭防护或是半封闭防护的数控机床，其外防护的左、右防护罩是根据空间的位置来划分的。为了防护罩安装和维护方便，一般在左、右防护罩体的侧面设有活动门。活动门大小应适当，活动门与罩体采用钢性较强的铰链联接，并安装有门锁。

（2）数控机床外防护的防护门结构数控机床防护门从外型上可分为直线型和弧形两种，其形状的选用与数控机床外观造型中整体形状相匹配。

在防护门的设计时，要保证其刚度和外观的平面度，因此，防护门内侧设置加强筋板，以防其凸凹不平。考虑到防护门美观性和整体的协调性，一般采用塞焊的工艺将加强筋固定在防护门的内侧。

对于全封闭防护的数控机床，只有通过防护门的观察窗来观测机床的加工状况。因此，防护门上有两个重要的结构形式，一是观察窗玻璃的选择，二是门把手的选择，为便于防护门的推拉，所以在防护门上都设有门把手。门玻璃一般采用双层防爆玻璃，以防加工工程所产生的切屑造成防护门玻璃破碎，而引起对操作者的伤害。若门玻璃应采用有机玻璃时，建议采用螺钉紧固结构。

（3）后罩结构

对于全封闭防护的数控机床的后罩所包容的设备为电器柜、变压器、冷却装置等辅助设备，这样，使数控机床具有强烈的整体性。在后罩体门的设计上，要保证后罩门的美观性，门内侧应焊有加强筋板，采用塞焊连接。由于，后罩所包容的设备在工作中，都会产生热量。若这些热量不及时散发出去， 会对数控机床的加工区内的温度有影响，引起温升而造成加工精度的降低。因此，要在后罩的门上开有大面积的散热通风孔。

2.3 数控机床外防护的结构划分

数控机床外防护按其防护结构划分，数控机床外防护可为围板式、框架与围板组合式两种结构形式。对于数控机床外防护结构形式的确定，是由数控机床自身的结构形式、规模的大小以及对防护的技术要求决定的。数控机床防护无论是围板式，或是框架与围板组合式，其结构都是由基础支架类、框架类和围板类组成的。

2.3.1 基础支架类

数控机床外防护装置的基础支架就是直接与机床主机基础件相连，用以支撑外防护装置的各个罩体部分。机床支架要有足够的承载能力（强度、刚度）、准确的几何形状。基础支架本身重量经、结构合理、受力效果好。基础支架的材料可用铸铁、也可用钢结构。截面尺寸要适当，必要时应进行强度较核。钢结构支架可以用钢板经机构定型后焊接，也可用钢板与型材结合焊接而成。基础支架类与基础主机基础件的连接固定一般用螺钉，螺钉需要较核，并且采用放松垫圈。

2.3.2 框架类

外防护装置中，框架是用来起支撑和定位作用的，因此，也要求框架应具有准确的 形状和足够的强度和刚度。框架的结构形式：一般框架由各种型材组合焊接而成；板材折弯组合焊接而成；厚板材机械加工组合焊接而成。采用的型材有角钢、钢管、槽钢、“之”字钢等。

2.3.3 围板类

围板是附着在框架之上或围板之间相互连接固定于基础支架之上。围板的形式多种多样，围板的结构根据大小和复杂程度有所不同，因此，对围板的设计要求也有所不同。围板边缘必须折边，而且是两次折边，并且把合结构不外露。大的围板为了保证强度和刚度需要设置加强筋。围板的轮廓形状定型，把合孔位置度和平面度都要有要求。在围板的设计时，要考虑到安装以及运输方面的需求。另外，围板设计还要考虑安装的方便性和可行性。由于围板的连接都是设计在内侧， 所以设计时要留出安装的空间，如：在适当的位置上设置活动窗口。围板的材料2mm最常用，材料多为冷轧钢板。

3.数控机床外防护设计规则

（1）要以人为本。

（2）外防护必须安全可靠。

（3）外防护要与机械装备配套设计。

（4）要简单、经济、方便。

参考文献：

[1]王玉林，苏全忠，曲远方.产品造型设计材料与工艺[M]，天津：天津大学出版社，1994