关键词：高速机床，导轨防护罩，结构分析
随着计算机技术的不断发展，数控机床也逐渐成熟，尤其是高速数控机床的出现，进一步提高了数控机床的工作效能。机床的导轨防护罩作为机床导轨、控制电机、传动丝杠、电缆等电气设备防护的重要部件，可以避免冷却液、切削铁屑等进入机床内部。另外，防护罩也起到机床外形的美化作用。因此，近年来机床的防护罩设计已经开始受到人们的重视。
传统的机床防护罩一般的移动速度在30m/min以下。由于对移动速度的要求比较低，所以设计难度不大。但是随着高速机床的出现，传统机床防护罩很难满足高速机床100m/min-200m/min移动速度的要求。因此，解决高速机床防护罩在高速移动过程中出现的震动，保证其稳定性和耐用性，意义重大。本文将详细分析目前最为常见的高速同动型和斜钢导轨两大类型防护罩的机械结构和工作原理，本文结论将有助于高速机床防护罩的设计、制作和安装工作。
1　高速机床导轨防护罩的分类和要求
目前，为了满足高速机床工作过程中防护罩长期有效的防护并且不影响机床高速加工性能的情况下，出现了多种高速机床的导轨防护罩。这些防护罩可以有多种分类方法，本文主要根据防护方式的不同将其分为高速同动型防护罩和斜钢导轨防护罩。其中高速同动型防护罩又可以分为有导轨和无导轨两种，这两种类型主要结构一样，区别在于同步机构不同。本文主要分析有导轨式的同动防护罩结构设计。一般来讲，高速导轨要满足以下几个要求：1）较高的抗震性能；2）较快的移动速度。高速导轨防护罩移动速度最快可达200m/min；3）较强的加速度能力。为了能快速反应，高速导轨防护罩的加速度可达1g-2g；4）较低的噪声。由于高速运行，所以防护罩的机械装置一定会产生碰撞和摩擦，可能会发出噪音。因此，鉴于生产环境的要求，系统运行应保持较低的噪音；5）外观美化。有关高速机床的外形设计已经成为了一门学科，很多学者从不同角度，阐述了高速机床外观设计的理论。作为机床的一部分，防护罩也应该和机床设计一同考量，具有合适的外观。
2　高速同动导轨防护罩结构分析
高速同动导轨防护罩一般有两种类型：一是高速同动机构防护罩；另一种是同动平行机构防护罩。这两种类型的防护罩都具有同动装置，因而可以随同机床高速运行，达到高速机床防护的目的。
2.1高速同动机构防护罩的结构和特点
高速同动机构防护罩的结构类似剪刀的形状，因此，有些文献将其称之为剪刀式结构。这种结构要求将防护罩的中间轴固定在防护罩叶片上。当机床移动时，防护罩的每个叶片同时运动并且移动的方向、速度和行程一致。同动机构的机械结构为双自由度结构。整个防护罩的运动依靠高速机床的转轴提供推力和拉力。为了限制防护罩左右摆动，保持单一运动方向，高速同动机构防护罩采用了刮刷和防护罩轨道的侧边实现控制。这样的装置有比较大的缺点，就是当每片防护罩的叶片所受到的摩擦力和支撑力不一致时，产生的扭矩可能会造成防护罩的歪倒，甚至卡死变形。另外，所有的防护罩叶片全都借助转轴和连杆支撑，各个叶片产生的巨大扭力会使连杆和转轴老化直至断裂。
2.2高速同动平行机构防护罩的结构和特点
为了解决高速同动机构防护罩结构上的缺陷，提高防护罩的耐久性和稳定性，高速同动平行机构防护罩设计理念被提出。在设计结构上，高速平行同动机构防护罩和高速同动机构防护罩基本相同。但是不同于同动机构防护罩，同动平行机构防护罩为单一自由度装置。其结构特点是将每一片的防护罩叶片固定在两侧转轴上，形成双支点，因而可以克服剪刀式机构防护罩在高速运行时，防护叶片左右摆动、扭曲变形等问题。由于大大提高了防护叶片的运行稳定性，高速平行机构防护罩的移动速度也高于同动机构防护罩的100m/min和1g的指标，可高达200m/min和2g。另外，高速平行机构防护罩增加了导轨槽板，可以大幅度提高防护罩的机械刚度，可以承受较大的外力。因此，高速平行机构防护罩更加坚固耐用。
3　斜钢导轨防护罩结构分析
斜钢导轨防护罩的功能和高速同动导轨防护罩类似，可以防护冷却液和切削屑进入机床内部。另外，由于斜钢导轨防护罩具有的特殊结构可以将各种加工渣滓和金属屑收集到排屑器中，实现自动残渣的收集。
斜钢导轨防护罩结构的最大特点是防护罩的一端连接在立柱上，另一端连接在机床的横托板上。随着机床的左右移动，防护罩可以作伸缩移动，保护机床导轨和内部电气设备。由于斜钢导轨防护罩没有采用高速同动防护罩的支撑块安装结构，所以为了加强稳定性和防护罩的刚度，将防护罩的导向杆和防护罩最后小叶片固定连接。其余的防护罩叶片通过支撑块连接在导向杆上，一般一个防护罩设计两根导向杆，安装在防护罩的中间位置。导向杆和支撑块以及若干加强筋可以大大提高防护罩的刚度，也避免了机床高速运动时产生的抖颤，增加了系统的稳定性。具体结构如图1所示。

　　4　结束语
导轨防护罩是高速机床中非常重要的组成部分，可以起到导轨等部件的防护作用。本文详细介绍了当前比较常见的三种高速机床防护罩结构特点，可以根据具体的使用环境选择合适的机床防护罩。另外，本文的有关结论也会对高速机床防护罩的制造和安装工作具有指导作用。
参考文献
[1]弓清忠.高速机床导轨防护罩的结构分析[J].机床与液压，2011，39（2）.
[2]孔伟.斜钢导轨防护罩的结构[J].制造技术与机床，2003（1）.