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電（diàn）火花數控機床防護罩改造研究

2020-12-25 來（lái）源：黃岡職業技術學院作者：陳澤英

摘要：文章主要對電火花數（shù）控線切割機床防護罩（zhào）進行研究和改造，防護罩主體（tǐ）部（bù）分用有機琉璃做圍板，邊緣采用不鏽鋼板支撐。改造後的防護罩具有壓縮力（lì）小和行程長等優點，穩定牢固，使用（yòng）方便，外觀美觀。

關鍵詞：電火花；數控機床；防護罩（zhào）

防護罩（zhào）能嚴防（fáng）硬沙、切屑及灰塵等入軌道，減（jiǎn）少軌麵的硬（yìng）顆粒（lì）異物損傷（shāng），降低導軌影響，減輕汙染。防護罩表麵應無毛刺，不（bú）影響正常視線和操作，便於維修和檢查設備，以免成為新危險源[1]。文章針對電火花數（shù）控線切割機床防護罩的現狀進（jìn）行研究並提出了（le）改造方法，使其穩定（dìng）牢固，使用方便，外觀美觀，通過研究和借鑒先進的國外製造技術，促進機床指標性能的完善。

1 、防（fáng）護罩改造的理論和（hé）實際意義

我國機床防護罩產業（yè）自動化發展迅速，技（jì）術的進步和結構升級加速了我國新型工業化的實現。機床製造業是高端重要裝備製造業，機床防護（hù）罩產業提升（shēng）對產品生產效率及精密度都有要求，當前我國（guó）急需對機床行業數量龐大的普通機床附件、配件和數控化改造契合。經濟產業（yè）目前不斷發展，我國有普通防護罩機床 400 多萬台，有（yǒu） 1/4 機床役（yì）齡超 30 年，舊機床防（fáng）護罩已無價（jià）值，需淘汰或更新，剩餘機床防護罩約七成可數控化改造。改造和（hé）更新眾多機床防護罩，經濟保持增長，更新（xīn）市場需求，數控化工程改造可使工（gōng）業增值（zhí）數千億元。數（shù）控電火花線切割機（jī）床防護罩也占有一定（dìng）比重。為了延（yán）長電火花（huā）數控線（xiàn）切割機床的使用壽命，改善電火花數控線切（qiē）割操作（zuò）者的工作環境，很有必要對防護罩改（gǎi）造其進（jìn）行研究，為電火花數（shù）控線切割機床防護罩的可（kě）持續（xù）發展貢（gòng）獻一分力量。

防（fáng）護罩主體部分用有（yǒu）機琉璃（縮寫為（wéi） PMMA）做圍板（bǎn），邊緣采用不（bú）鏽鋼（gāng）板支撐。改造後的防護罩壓（yā）力小，造型規則[2]，提高了整機實用性保護，增加整機機（jī）床視覺上（shàng）的更多美感，提升機床的整機價值。由（yóu）於電火花（huā）數控機床防護罩改造項目是校（xiào）企合（hé）作項目（mù），成果共享，通過合作研究（jiū）可以深化與湖北麻城眾盈電（diàn）子有限公司的合作（zuò）關（guān）係（xì）、提高教師的工程和社會服務能力。該成（chéng）果還可以運用到（dào）創新（xīn）教育和輔導學生競技教育之中。

2、防（fáng）護罩的分類

國內外防護罩研究工作進展很快，目前廣（guǎng）泛使用的防護罩有伸縮式導軌防護罩（俗稱鎧甲式防護罩）、風琴式護罩（zhào）、卷簾防護罩。

2.1 伸縮式導軌防護罩

鎧甲式防護罩是（shì）傳統形式。伸縮式鋼導軌防護罩被應用廣泛，以防切（qiē）屑（xiè）及進入尖銳物，以措（cuò）施結構（gòu）及（jí）適合的刮屑板使冷卻液滲入得（dé）以有效（xiào）降低。

2.2 柔性（xìng）風琴式護罩

按加工方式風琴式絲杠防護罩，材料不同適於加工工藝不同可分種。一種是（shì）采用多種麵（miàn）料的絲杠防護罩，此護罩內支撐堅硬鋼圈，能正常工作於低溫（wēn） -400℃、高溫（wēn）1000℃間。有效防塵、防乳劑、防油和防水，此護罩不易變形、外形工整，堅挺、嚴密，此護罩可用（yòng）機械除塵（chén）、通風等。靈活的風琴式護罩材料可選，它可據具體要求確定長度和（hé）直徑（jìng）[3]。風琴式防護罩是應用最廣泛最通常（cháng）的一種。風琴柔性護罩使用可橫向或（huò）豎直，使運行平穩。原材料小厚度可壓縮達狹小空間，防護罩有優美外觀、光滑表麵，為機床整個造型添彩。

2.3 卷簾防護罩

卷簾防護罩空間小且不需嚴（yán）密防護，可被其他護罩替代。可豎直、水平方向任意混（hún）合或安裝使用。是理想防護部件。研究與實施（shī）該項目，能針對現（xiàn）在的防護罩使用很不方便，每次安裝和拆卸工件時，防護罩均（jun1）需要（yào）拿上拿下，在工作過（guò）程中也會有工作夜濺（jiàn）出或側漏等方麵（miàn）進行有效改造，使用時方便快（kuài）捷，安全穩固。改造（zào）後的防護罩不用（yòng）時擱在機床立臂上，不阻障（zhàng）工件安裝及拆缷。

3 、電火花數控機床防護罩的設計原則

1）以人為本。設計防（fáng）護安全裝置，確保操作者人身安全。

2）裝置安全可靠。防護罩（zhào）的安全（quán）防（fáng）護（hù）裝（zhuāng）置設計時要考（kǎo）慮安全隱患，要保障使用時的安全性和可靠性。在防護罩壽命期內要保證剛度、強（qiáng）度、耐磨性、穩定性、抗疲（pí）勞和耐腐蝕性（xìng）。還要考慮工人操作（zuò）時特殊情況（kuàng）的發生，如突發事件、意外事件和誤操作等。防護隔離安全裝置專為保護人身安全而設計，此（cǐ）裝置為安裝在機床上的防護罩，以防人進危險區接觸高（gāo）速傳動的零件或（huò）導（dǎo）體等受傷，或濺出的切屑、工件等外（wài）來物傷人。

3）考慮（lǜ）彈簧及彈力。固定力臂長度及設計角度，選擇合（hé）適的（de）彈簧大小並增強彈力。該項目設計使用的氣彈簧要（yào）求結構設計輕巧（qiǎo），能起到很好的阻尼緩衝作用，不會變形，且操作簡單便捷。對於涉及較大（dà）的項目工（gōng）程中，要（yào）求作業過程平穩，需（xū）要根據防護罩的重量和力臂（bì）的長度、彈性材料的倔強係數在數值上的彈力，來計算彈簧的彈力和伸長（zhǎng）變化量，進而選擇彈簧材料。還要考慮固定力臂長（zhǎng）度及角度的設計（jì），防（fáng）護罩本身具有一定的重量，因此固定力臂長度不能過（guò）長，否則會增加支撐彈簧的直徑和防護罩的整體重量；固定力臂角（jiǎo）度在設計時要充分考慮防護罩的封閉性，且其開啟（qǐ）後不妨礙操作者的操作（zuò），以及機床（chuáng）工作時防護罩要具有可視（shì）性。設計原則的重點需從電火花數控線切割機床的防護（hù）罩的使用原理著手，逐一分（fèn）析影響因素，並進（jìn）行優化改造。

4、電火花數控機床防護罩的具體改造

該項目利用可旋轉的氣彈簧對電火花數控線切割機（jī）床防護罩進行開啟時的支撐和（hé）工作（zuò）時的自鎖，突破傳統思維，並針對實（shí）際應用中的（de）一些問題，對防護（hù）罩的使用（yòng）功能（néng）及外觀進（jìn）行改造。

1）防護罩的功能改造。在數控機床的防護罩設計中，有散熱裝置設計（jì）。機械加工中（zhōng），受環（huán）境溫度、摩擦（cā）熱（rè）及切削熱等，因高溫機床、刀具（jù）和變形工件，刀具和工（gōng）件間位置相對變化。係統工藝熱（rè）變（biàn）形影響加工精度[5]。對機床加（jiā）工中，熱變形誤差（chà）加工占總誤（wù）差 50%。機床工作時切削熱是主要熱源（yuán），切屑和切削（xuē）液帶走部分切削熱，落到床身傳熱量給（gěi）床（chuáng）身，生成二次熱源。另一熱源是摩擦熱組成由齒輪副、軸（zhóu）承、溜板和導軌（guǐ）、絲杆和螺母、摩擦離合器等，及係統傳動摩擦熱。潤滑油循環，摩擦熱照明、散布，日光及外部熱源會對機床產生程度不同熱變形，影響機床的加工高（gāo）效、高速和高精特點（diǎn）。機床防護罩結構全封閉，加工精度保障[6]。采用散熱板設計，考（kǎo）慮防護罩的安裝和運輸，對電（diàn）火花（huā）數控車床設計，吊環設計在防護罩內側（cè）方便（biàn）安裝，電火花左上防（fáng）護罩設計彩燈報警裝置。機（jī）床運行（háng）異常，超出規定參數，彩燈變紅並出現報警聲音。可減少事故損（sǔn）失及不必要的人身（shēn）傷害。

2）防護罩的外觀造型改造。由工程學人機原理，產品的特點和功能體現了人的使用（yòng），產品形式結構體現了手段和功能。機床造型外（wài）觀要科學、合理，高（gāo）效、安全、舒適和省力。要利用人－環境－機三個要素間協調，生產環境要創造良好（hǎo）。整體工業造型的結構線型一致，線（xiàn）型風格統一協調。鋼（gāng）板彎折成防護罩，以防護安全，不影響機床（chuáng）功能，造型設計上創新（xīn）自由更多[7]。機床目前整（zhěng）體造（zào）型以直線（xiàn）為主，過渡以板圓角或斜麵，幹淨、明快和簡潔。在結（jié）構中，機床防護罩分前、後、中、左、右罩、CRT 和可視拉門。設計防護罩時，合中、右罩為一體減（jiǎn）少接縫（féng），提高美觀。

機床色彩具視覺影響力，色彩效果會影響（xiǎng）印象。機床色彩反映整體水平，影響操作者作業環境及心理。好色（sè）彩外觀有利效率（lǜ）提高和工作條件改善。數控機床（chuáng）色彩單純，醒目簡（jiǎn）潔，整體感強。設計色彩外觀時，主調（diào）淺灰，前（qián）罩下部、拉門（mén）深灰[8]。搭（dā）配色彩要穩重、高雅精致，符合機床（chuáng）特點高可靠、高精度等。灰色是介（jiè）於黑和白間灰塵的色，中等明度、無彩色度，灰色對眼睛刺激適中，不暗淡、不刺目，屬視覺最（zuì）不易疲勞色。給操（cāo）作者（zhě）以安靜、休息、柔和、大方、抑製和樸素感。在（zài）機床精密加工中，緩解操作者的高度集中狀態（tài）。淺灰感覺單調、沉悶。設計中（zhōng）點綴小麵積（jī）亮麗（lì）或較高純度的光澤色，防護罩前罩體頂端（duān）加寬 10cm 紅色線條。亮紅色象征快（kuài）樂，調（diào）節整體色彩，淺灰和深灰配置單調、不沉悶。操作者於舒適、愉快中，減少（shǎo）疲（pí）勞，提高效率。

5 、數控機床的防護罩加（jiā）工製造過（guò）程中的注意事項

數控機床（chuáng）的防護罩雖然是一種安全防護裝置，同時也是現代機械加工（gōng）設備——數控機床的外包裝（zhuāng）。在加工（gōng）製（zhì）造過程中應注意以下幾點：

1）防護罩都是由鋼板經過折彎機加工通過焊接或是螺（luó）栓進行聯接，由於鋼板（bǎn）薄、加工尺寸大，極易發生（shēng）扭曲變形。若尺寸過大，需（xū）在罩（zhào）體的（de）內側設置加強筋，這樣即可以保證強度，同時也增加外觀（guān）造型的美觀性。

2）防護罩外（wài）表麵不應有焊點，外側不許有燒痕，外側拋光。內（nèi）側焊縫表麵光滑平整，焊縫不得漏水。包裝運輸及安裝時，不（bú）許表麵劃傷及損壞變形。3）防護罩在噴（pēn）漆、噴塑的過程中，一定要注重其質量效果（guǒ），因為噴漆、噴（pēn）塑不僅是（shì）外（wài）觀色（sè）彩的裝飾而是防（fáng）腐蝕（shí）必需的。

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