【摘要】数控机床是主导性的机床产品，其外防护设计是机床制造行业的一项重大课题。所以研究加工中心防护的设计，以提高加工中心外防护质量，从而进一步提高其在国内外市场的竞争力与附加值，使产品立于不败之地。加工中心就是典型的数控机床。所以本文针对HMC63e加工中心描述卧式加工中心要求，对防护装置设计，设计与加工和装配的问题进行研究。并提出应对措施。

   
      机床是属于高速运转的机械。机床的主轴旋转速度低则每分钟数百转，高则每分钟上万转至几十万转。高速旋转的工件和／或刀具存在飞出危险。可造成人身伤害甚至死亡。工件或刀具的装夹不牢固，造成工件或刀具飞出；防护装置或装配不符合要求，对飞出的工件或刀具防护不住。都会引发事故，因此机床的外防护就显得尤为重要。本文以HMC63e加工中心为研究对象，从安全角度重点研究工作区与非工作区的防护设计。

  
     1、HMC63e加工中心描述

  
     机床设计的总体布局为纵、横床身呈倒T字型结构，立柱横向左右移动（X轴行程1000mm），主轴箱上下移动（Y轴行程900mm），工作台在床身上纵向前后移动（Z轴行程900mm）。床身采用整体式铸造床身，刚性好； 机床工作台为牙盘转（1°X360），回转由交流伺服电机驱动，经皮带减速与蜗杆连接，保证分度精度；液压自动夹紧、松开，运动准确
可靠。工作台回转采用推力向心轴承支承，运动平稳、定位精度高，承载能力大；双交换工作台站，采用浮起式直接回转结构，交换时间为12s。当一个工作台工作时，另一个工作台进行零件装卸，可减少辅助时间，提高效率；机床设有全封闭防护间，正面和侧面均有拉门，操作方便、安全。X、Y、Z均有防锈金属防护拉板，防止冷却液、切屑飞溅，有效防止铁屑及冷却液的飞溅对导轨的侵蚀，保护导轨及丝杠，提高使用寿命；排屑采用中间冲刷排屑，排屑快速，减少机床热变形，有利提高精度。
 
 
     2、工作区与非工作区之间的防护设计

     图 回转门现场图
 

     防护的重要作用之一就是需要隔离上料区和工作区，又要进行上料区和工作区的托板交换。在此称之为回转门防护。
 
 
     回转门通过回转轴旋转，并通过底下抬起装置抬起落下，从而隔离了工作台的空间，这样就使得工作区与上下料区分开。回转门两侧加密封胶条更好的阻挡了工作区的水屑。回转门中间还设有可供工作者观察的透明玻璃。
 
 
     3、工作区防护设计
 
 
     工作区是工件加工的地方。也就是主轴加工的地方。也是防护设计的重点。机床在工件加工时候有喷淋水，刀具的内高压冷却水和刀具的外部冷却水。所以这里的防护首先要能够挡水，而且不能漏水。再就是阻挡加工中心高速加工工件时候产生飞溅的铁屑。并且将铁屑引到排屑器，然后由螺旋排屑器排出。

     设计理念：首先，工作区的水屑都是通过螺旋排屑器排到水箱里面。其次，工作区需要人工观察，检测等，所以需要开侧拉门。考虑到HMC63e的吊装问题等，所以侧拉门的宽度首先要大于工作台的最大宽度，而且操作者进入工作区也要自如。最终确定本机床的开门宽度。满足了以上要求。当然工作区的防护应该是密闭的。所以初步构思如下：在主轴换刀处加换刀门，门设计在工作区防护外面，所以密闭不是那么好，下面设计了接水板，接水板上设计有回流口使渗出来和换刀时掉下来的水通过接水口回流到排屑槽里面。见下图

      图 HMC63e 工作台

     防护罩随着工作台前后移动可收缩。而且做成山形状。使水屑均快速流入排屑槽里。XY防护罩阻挡加工区和立柱后面的非加工区。侧拉门设计在机床的右侧。连接回转门和XY防护罩左右两侧防护设计成上直下倾斜的防护罩，使切屑液和铁屑快速流入排屑槽里面。另外值得一提的是，在设计初考虑到了防护与机床床身的连接问题，所以对床身外边留有加工面和螺钉孔，使得防护在设计与装配中家少了不少问题。
 

     4、换刀区域设计

     HMC63e加工中心带有自动换刀装置。在机床需要换刀的时候，换刀装置要把刀具送到主轴上；不换刀的时候，换刀装置和主轴分开，即和工作区域分开。另外，由于HMC63e换刀速度在几秒中，所以在此处设计了自动换刀门，用气缸带动换刀门往复运动，因为门的运动速度虽然比较快，但是轻便，所以选择了比较经济实惠而且轻便的THK线性滑轨。另外考虑到机床工作区前后比较大，所以换刀防护门选择了前后移动。机械手要从主轴上抓刀拨出，然后旋转换刀，所以换刀开门尺寸要大于机械手的拔刀尺寸和回转半径。(注：此处说的刀都应该按刀库中最大最长刀具来计算)只有很好的了解了机床防护的制作过程及加工设备，才可以更好的设计出合理的机床防护。

      5、加工中心防护大部分是采用板料来制作的

     其加工流程一般是：

     备料主要应依据零件的尺寸、几何形状、材料、板料厚度、批量、加工精度和切口质量要求等，选择合适的裁料方法。一般有剪裁、冲裁、割裁等几种方法。而剪裁常用设备有龙门剪床、滚剪机和振动剪板机等。冲裁设备即冲压加工设备，简称冲床。割裁一般指用气体燃料如氧、乙炔气体火焰切割板料的工艺。常用的设备有激光切割机，折弯机。接下来就是板焊件的焊接，最后还有表面处理如油漆，喷涂等。

     结语

     在机床的设计、制造和运行过程中，安全防护措施应该作为一项重要的指标，数控机床防护罩的设计应遵循安全防护装置的设计原则，以保证作业环境和人身安全。