防护罩技术与概念介绍

*部分 高速防护技术概述

1.1 机床防护介绍

机床防护主要指导轨防护，防护装置就是防护罩。防护罩的主要目的在防护加工时所产生之切屑掉入机械内部和加工所用之切削液喷溅或渗入机械内部，而造成导轨、电机、光栅尺、感应器、丝杠等精密组件的损坏；同时，防护罩也是美化机床外观的*附件之一。

防护罩种类：

（1）盔甲式机床防护罩（见图1）。这种防护罩的每个折层能经受强烈的振动而不变形，同时应用在风箱上，以900℃高温而保持原有状态，他们之间彼此支持，起着阻碍小碎片渗透的作用。它适用于安装在空间较小的场合。

图一

（2）钢板机床导轨防护罩（见图2）。这是在机床导轨防护中普遍采用的一种防护结构，这种防护罩的每层钢板端部装有弹性密封扩建，可在运动时清洁钢板表面。

图二

）柔性风琴式导轨防护罩（见图3）。这种防护罩用尼龙革、塑料织物或合成橡胶折叠、缝制或热压而成，内有PVC板材支撑，可耐热、耐油、耐冷却液、zui大接触温度可达400℃，zui大行程速度可达$2/min。此类防护罩特点有不怕脚踩、硬物冲撞不变形、寿命长、密封性好和运行轻便等，另外行程长，压缩小，长度的比值为1：10。

图三

（4）自动伸缩式防护带（见图4）。这种防护带，是由外壳、弹簧轴、和纤维布等组成。外壳是用不锈钢或冷轨板制成，并经表面防腐处理，内部结构是经过热处理钢带组装而成，此产品的结构严紧，合理、无嗓音，适合空间小、行程大、且运动快的机床设备使用。

图四

（5）防护帘及防尘折布。这种防护主要有铝材形防护帘（见图5）和风琴式防尘折布（见图6）。这种防护结构用高强度聚酯织物制成，两侧涂有PVC经增加强度，在卷帘表面有钢条或铝条，耐热、耐油、耐冷却液，特别适用于安装位置狭小、切屑又多的垂直或平面导轨。

（6）高速导轨防护罩（见图7）。此类防护罩采用剪刀同动机构，护罩每片可连发同动，*不同于一般护罩一片接一片拉动式，因此噪音极低，在高速时运行平稳，没有振动产生。这种防护罩移动速度可达$2/min，同时可承受1g加速度值，另外这种防护罩寿命长。

1.2 高速导轨防护罩与普通导轨防护罩比较

数控机床的高移动速度是机床发展的趋势，国内外机床的快移速度一般都在40~$2/min，加速度0.6~$2，高的已达到$2/min，加速度2g。普通导轨防护罩已不能满足机床高移动速度，高加、减速能力的要求，这时就需要有一种新型防护罩，能满足机床高移动速度，高加速度。这样就研制出了高速同动伸缩式导轨防护罩。这种导轨对防护罩与普通导轨防护罩相比具有以下特点：

（1）普通防护罩的伸缩是依靠节与节之间的摩擦力来相互推动的，由于各节之间的摩擦力不尽相同，从而造成伸缩时各节移动不同步、不平行，有些节甚至有停滞不动的现象。产生撞击振动，噪声大、缩短了使用寿命并影响机床整体性能，在机床高速度移动时，其缺点尤为突出。高速同动伸缩式导轨防护罩装有同动机构，使其在伸缩时每片同步移动，避免了撞击振动，减小了噪声、延长了使用寿命，真正做到了运行平稳、伸缩自如，使机床整体性能得到保证。

（2）特殊结构的刮油板和高弹性、高耐磨性、耐高温、耐油的特制刮油条使得密封、防护性能更可靠，使用寿命更长；刮油板和刮油条采用特殊结构，使得清洗更换刮油条非常方便，保养维护更简单方便，防护罩的整体可靠性更高。

（3）防护罩的应用范围更加广泛，除特别适用于高移动速度，高加、减速的机床外，还特别适用于大行程和防护宽度较大的机床。对于大行程和防护宽度较大的机床，如仍采用普通防护罩，由于护罩节数多和宽度大，护罩自重较大，普通防护罩的缺点更加突出。而采用带有双同动机构的同动伸缩式导轨防护罩则能弥补普通防护罩的缺点，使移动的平行性能更好，更能保证机床整体性能。

1.3高速导轨防护罩基本结构

高速同动型导轨防护罩按剪刀同步机构的结构分为无导轨式和有导轨式两种，两种同动型导轨防护罩除剪刀式同步机构不同外其余机床

无导轨剪刀式同动型导轨防护罩的同动机构只有一个支点与每节防护罩相连，另外两支点自由；当两片相邻的导轨防护罩片作伸缩运动时，有两个支点固定，另外两支点作与导轨防护罩运动方向相垂直的运动，同时随导轨防护罩移动而移动。

有导轨剪刀式同动型导轨防护罩每节罩片上装有支点移动导向导轨，防护罩伸缩时两支点在导轨的限制下移动，两块防护罩片之间的一个支点作自由移动，并且只作随导轨防护罩移动的单向运动，当两片相邻的导轨防护罩片作伸缩运动时，如图9所示，5支点中有 4个支点受支点导轨约束。因此，同动机构受力的均匀性更好，带有这种同动机构的导轨防护罩运行的稳定性也更好。

与无导轨剪刀式同动型导轨防护罩相比，有导轨剪刀式同动型导轨防护罩在运行平稳、高速与高加速度及低噪声方面的*性更明显；当然其制造要求更高，制造成本也高一些。

第二部分 高速防护技术水平分析

2.1同动机构

高速防护同动机构，其动作原理与剪刀运动行为相似，因此也被称为剪刀式机构，如图10所示。同动机构的规格及长度的设计是根据工作台行程等参数进行尺寸合成，因此同动机构会有不同的规格及长度。同动机构的动作原理如图10，将中间转轴固定于各片护罩之上，进而带动每片护盖，同时因每片防护罩行进之距离为相同，因此称之为同动机构。

2.2同动平行机构

同动平行机构即有导轨同动机构，如图11。此机构是为改善高速移动下，同动机构两侧转轴上下晃动与左右不共线的问题，同时以两侧转轴连接于每片防护罩上，减低因摩擦阻力所产生力距使防护罩有歪斜的现象。因此同动平行机构使用于防护罩上，则可以大幅提升防护罩稳定性与可靠性，同时亦可提高防护罩移动速度。同动机构为单一支点与主体连接且为双自由度的机构，其运动是依靠转轴传递推力与拉力，并利用轨道侧边限制与刮刷来限制左右的自由度，使同动机构成为单一运动方向，因此当每片防护罩所受刮刷摩擦力与支撑接触面摩擦力不均匀时，便会产生扭矩，使防护罩产生歪斜、蛇行甚至卡住等状况，同时由于防护罩会被动产生振动的行为，因此实际上各片防护罩产生的运动行为皆不相等，而机构转轴与连杆须承受这些情形的外力，使机构转轴与连杆易断裂。同动平行机构为双支点与主体连接且为单一自由度之机构，因此组装同动平行机构的防护罩，则会大幅改善同动机构所产生之歪斜、蛇行与卡住之情形。