国内机床普遍使用的防护罩快移速度保持在60m/min左右,达不到高速机床90~120m/min的移动速度要求,具体表现为:防护罩层与层之间相互拉动或推动时,会产生较大的碰撞和噪音,机床的振动也十分明显,导致机床加工精度降低而
为关键的是,防护罩的卡沿和挡板在相互撞击的过程中会产生极大的冲击,位于中间位置的防护罩层在运动中也会产生无规则的混乱撞击,极易导致防护罩的破坏。由于其快移速度不大,故制造过程较为简单,制造成本较低。
相对于国内而言,国际市场上中国台湾、日本、德国的高速机床防护罩技术则相对较为成熟。目前国内高速导轨防护罩70%以上的份额被台湾引兴公司占据,该公司高速防护罩技术(内置铰链机构)已经申请专利。国内很多厂商单纯地模仿其铰链机构,没有太大的技术优化,并且采用该技术制作的高速导轨防护罩成本比现在提升近50%。
日本东芝机床防护罩公司生产的BTH–110机床防护罩使用了新式的铰链多球面链板,如图3所示。一体成型的链板组合强度高、配合精准、动作稳定安静,并且采用了带有双同动机构的同动伸缩式导轨防护罩,可以弥补普通防护罩的缺点,使移动的平行性更好,更能保证机床整体性能。成立于1989年的EEWPROTEC德国公司在CIMT2019展会上展示了其公司生产的高速五轴机床,该机床防护罩的制作大量使用了碳纤维这种轻质材料,其重量仅为钢材的1/8~1/6,因此其移动部件的质量很轻, 进给速度可达220m/mi。
随着科技的发展,新型材料在机床部件制作的领域上使用的越来越广泛,但是也造成了其制作成本的显著提高。
目前国内外高速防护罩技术主要有以下3种:
利用高性能材料(如碳纤维、蜂窝铝等)代替现有钢板的轻量化设计,防护罩轻则冲击力变小,可以适应更高速度。
使用铰链机构代替普通碰撞接触式结构使机床快移速度显著提高。
对关键部位进行柔性设计,利用柔性但耐冲击的材料,弥补现有风琴式防护罩没法阻止高速冲击铁屑的缺点。
普通钢板伸缩式防护罩模型建立
传统普通钢板伸缩式导轨防护罩由结构相同的多层单独外罩叠压
卡沿与挡板接触位置而成,第1层外罩连接工作台,其余各层外罩下方均安装滚轮,每层防护罩均由外壳钢板和分布于外壳钢板尾部的卡沿及头部的挡板组成。运动时机床工作台带动第1层外罩
运动,第1层防护罩的卡沿与下层防护罩挡板外伸沿部位撞击带动第
2层防护罩运动,以此类推材料设置。
当前市场上机床导轨防护罩一般是用具有较高品质的2~3mm厚钢板冷压而成,故可选取防护罩材料为201不锈钢,网格划分。为了节省仿真计算时间,提高关键部件的计算精度,对普通钢约束设置。