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    HMC63e臥式加工中心工作區與非工作區防護設計

     


          【摘要】數控機床是主導性的機床產品,其外防護設計是機床制造行業的一項重大課題。所以研究加工中心防護的設計,以提高加工中心外防護質量,從而進一步提高其在國內外市場的競爭力與附加值,使產品立于不敗之地。加工中心就是典型的數控機床。所以本文針對HMC63e加工中心描述臥式加工中心要求,對防護裝置設計,設計與加工和裝配的問題進行研究。并提出應對措施。

       
          機床是屬于高速運轉的機械。機床的主軸旋轉速度低則每分鐘數百轉,高則每分鐘上萬轉至幾十萬轉。高速旋轉的工件和/或刀具存在飛出危險??稍斐扇松韨ι踔了劳?。工件或刀具的裝夾不牢固,造成工件或刀具飛出;防護裝置或裝配不符合要求,對飛出的工件或刀具防護不住。都會引發事故,因此機床的外防護就顯得尤為重要。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與非工作區的防護設計。


      
         1、HMC63e加工中心描述


      
         機床設計的總體布局為縱、橫床身呈倒T字型結構,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),工作臺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; 機床工作臺為牙盤轉(1°X360),回轉由交流伺服電機驅動,經皮帶減速與蝸桿連接,保證分度精度;液壓自動夾緊、松開,運動準確
    可靠。工作臺回轉采用推力向心軸承支承,運動平穩、定位精度高,承載能力大;雙交換工作臺站,采用浮起式直接回轉結構,交換時間為12s。當一個工作臺工作時,另一個工作臺進行零件裝卸,可減少輔助時間,提高效率;機床設有全封閉防護間,正面和側面均有拉門,操作方便、安全。X、Y、Z均有防銹金屬防護拉板,防止冷卻液、切屑飛濺,有效防止鐵屑及冷卻液的飛濺對導軌的侵蝕,保護導軌及絲杠,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、工作區與非工作區之間的防護設計

         

         圖 回轉門現場圖
     

         防護的重要作用之一就是需要隔離上料區和工作區,又要進行上料區和工作區的托板交換。在此稱之為回轉門防護。
     
     
         回轉門通過回轉軸旋轉,并通過底下抬起裝置抬起落下,從而隔離了工作臺的空間,這樣就使得工作區與上下料區分開?;剞D門兩側加密封膠條更好的阻擋了工作區的水屑?;剞D門中間還設有可供工作者觀察的透明玻璃。
     
     
         3、工作區防護設計
     
     
         工作區是工件加工的地方。也就是主軸加工的地方。也是防護設計的重點。機床在工件加工時候有噴淋水,刀具的內高壓冷卻水和刀具的外部冷卻水。所以這里的防護首先要能夠擋水,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。


         設計理念:首先,工作區的水屑都是通過螺旋排屑器排到水箱里面。其次,工作區需要人工觀察,檢測等,所以需要開側拉門??紤]到HMC63e的吊裝問題等,所以側拉門的寬度首先要大于工作臺的最大寬度,而且操作者進入工作區也要自如。最終確定本機床的開門寬度。滿足了以上要求。當然工作區的防護應該是密閉的。所以初步構思如下:在主軸換刀處加換刀門,門設計在工作區防護外面,所以密閉不是那么好,下面設計了接水板,接水板上設計有回流口使滲出來和換刀時掉下來的水通過接水口回流到排屑槽里面。見下圖

     

         

          圖 HMC63e 工作臺


         防護罩隨著工作臺前后移動可收縮。而且做成山形狀。使水屑均快速流入排屑槽里。XY防護罩阻擋加工區和立柱后面的非加工區。側拉門設計在機床的右側。連接回轉門和XY防護罩左右兩側防護設計成上直下傾斜的防護罩,使切屑液和鐵屑快速流入排屑槽里面。另外值得一提的是,在設計初考慮到了防護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,使得防護在設計與裝配中家少了不少問題。
     

         4、換刀區域設計


         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,即和工作區域分開。另外,由于HMC63e換刀速度在幾秒中,所以在此處設計了自動換刀門,用氣缸帶動換刀門往復運動,因為門的運動速度雖然比較快,但是輕便,所以選擇了比較經濟實惠而且輕便的THK線性滑軌。另外考慮到機床工作區前后比較大,所以換刀防護門選擇了前后移動。機械手要從主軸上抓刀撥出,然后旋轉換刀,所以換刀開門尺寸要大于機械手的拔刀尺寸和回轉半徑。(注:此處說的刀都應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的制作過程及加工設備,才可以更好的設計出合理的機床防護。


          5、加工中心防護大部分是采用板料來制作的


         其加工流程一般是:

        

         備料主要應依據零件的尺寸、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。而剪裁常用設備有龍門剪床、滾剪機和振動剪板機等。沖裁設備即沖壓加工設備,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。


         結語


         在機床的設計、制造和運行過程中,安全防護措施應該作為一項重要的指標,數控機床防護罩的設計應遵循安全防護裝置的設計原則,以保證作業環境和人身安全。

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