CN103056671A

CN103056671A - 一种高缓冲性能的机床床身结构及其制备方法

Info

Publication number: CN103056671A
Application number: CN2012105634945A
Authority: CN
Inventors: 季忠; 刘韧; 刘毅
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103056671B

Abstract

本发明涉及一种高缓冲性能的机床床身结构及其制备方法，将机床床身用薄板焊接成为箱体结构，在箱体结构内将侧壁与底板用筯板、角钢或钢筯进行加固连接，在箱体内中间放入一根外壁带叶片的管件；往箱体结构中浇铸搅拌好的环氧树脂混凝土，并通过振动或捣实使其充满箱体，最后通过适当的保温和冷却，达到自然强度后即可使用。本发明机床床身结构不需要成型模具，所制造的机床床身的阻尼性能比单纯的厚钢板焊接结构提高10～15倍，比同样形状的铸铁结构提高5～10倍，床身强度比单纯的树脂混凝土床身高。

Description

一种高缓冲性能的机床床身结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种机床床身的制造方法，特别是一种具有高缓冲性能的、用薄板焊接和环氧树脂混凝土复合而成的机床床身结构及其制造方法。

背景技术

机床床身的缓冲特性是指在机床受到动载荷时的能量吸收特性，它是影响机床加工精度、加工速度、工具寿命的重要因素。高速或高精度机床，都需要床身具有优良的缓冲特性。目前，大多数机床床身都是由灰铸铁铸造而成的，部分床身由厚钢板焊接而成。前者缓冲性能较好，但制造过程复杂，能源消耗巨大；后者制造工艺相对简单，设计灵活性大，床身外型美观，但缓冲性能较差，且仍然耗费大量的钢材。因此，有必要采用新型材料，开发高缓冲性能的机床床身结构及其制造方法。

为了提高机床床身的缓冲性能，很多学者着力于研究聚合物混凝土机床床身（如：徐平.钢纤维聚合物混凝土机床基础件静动态力学性能及损伤机理研究.辽宁工程技术大学博士学位论文，2005.11），丁江民发明了一种用硅酸盐水泥钢纤维混凝土为内核，表层为环氧树脂混凝土的机床床身结构（申请公布号：CN101913192A）。较之铸铁床身，采用聚合物混凝土材料后，机床床身的缓冲性能得到极大改善，但其缺点是材料强度低，不能承受大的载荷，制造过程中需要复杂的模具，或对浇铸好的零件进行表面处理等。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种高缓冲性能的机床床身结构及其制备方法，保证箱体结构的强度和缓冲性能。

本发明采取的技术方案为：

一种高缓冲性能的机床床身结构，包括具有机床床身形状的箱体结构，箱体结构内的中间穿有外壁带叶片的管件，箱体结构由薄板焊接而成，箱体结构内设有筯板、角钢或钢筯对薄板之间进行连接加固，箱体结构内空余部分填充着环氧树脂混凝土。

所述的管件为金属或非金属管件。

所述的箱体结构的外形与所要求的机床床身外形一致。

一种高缓冲性能的机床床身结构的制备方法，包括步骤如下：

（1）将机床床身用薄板焊接成为箱体结构，在箱体结构内将侧壁与底板用筯板、角钢或钢筯进行加固连接，在箱体内中间放入外壁带叶片的管件，并固定在箱体上；

（2）往箱体结构中浇铸搅拌好的环氧树脂混凝土，并通过振动或捣实使其充满箱体，最后通过适当的保温和冷却，达到自然强度后即可使用。

所述的环氧树脂混凝土由骨料和胶黏剂组成，骨料与胶黏剂的比例范围为5～12：1。骨料是花岗石颗粒和石英砂，胶黏剂可采用双酚A环氧树脂与改性胺固化剂（也可加入少量增韧剂），双酚A环氧树脂与改性胺固化剂的比例范围为3～5:1。

所述的骨料粒径在20mm以下，其中大于4.75mm的粗骨料质量含量为60～70%。

为了保证箱体结构的强度，使之在充填树脂混凝土时不产生扭曲和膨出，薄板之间通过筯板、角钢或钢筯进行连接固定，优先考虑将侧壁与底板进行连接。此筯板、角钢或钢筯同时也可提高树脂混凝土与箱体间的连接强度，保证床身在受到冲击或振动时，箱体与树脂混凝土不会脱开。为了减小树脂混凝土厚度太大，或因厚度不均匀可能造成的内应力，箱体结构中配置贯穿的金属或非金属管件，此管件也可以作为床身的穿线管、油路或水路。管件的外壁具有片状的叶片。这些叶片可以增强树脂混凝土与管件间的连接强度，也可增加树脂与固化剂反应时向管件的热传递。

本发明机床床身结构不需要成型模具，所制造的机床床身的阻尼性能比单纯的厚钢板焊接结构提高10～15倍，比同样形状的铸铁结构提高5～10倍，床身强度比单纯的树脂混凝土床身高。由于可采用较薄的钢板，因而也可以节省钢材。同时，由于不需脱模，因此不必设置脱模斜度，床身结构美观。

附图说明

图1是本发明机床床身结构未浇铸树脂混凝土时的示意图。

图2是浇铸好的零件倒置后的示意图。

其中：1.箱体结构；2.钢筯；3.筯板；4.管件；5.叶片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

如图1所示，一种高缓冲性能的机床床身结构，包括具有机床床身形状的箱体结构1，箱体结构1内的中间穿有一根外壁带叶片5的管件4，箱体结构1由薄板焊接而成，箱体结构1内设有筯板3、角钢或钢筯2对薄板之间进行连接加固，箱体结构内空余部分填充着环氧树脂混凝土。

管件为金属或非金属管件。箱体结构外形与所要求的机床床身外形一致。

制备方法：

将机床床身用薄板焊接成为箱体结构，在箱体结构内将侧壁与底板用筯板、角钢或钢筯进行加固连接，在箱体内中间放入一根外壁带叶片的管件，并固定在箱体上。往箱体结构中浇铸搅拌好的环氧树脂混凝土，并通过振动或捣实使其充满箱体，最后通过适当的保温和冷却，达到自然强度后即可使用。

树脂混凝土由骨料和胶黏剂构成。在骨料中，粒径大于4.75mm的粗骨料含量为60～70%，以保证骨料的密实度和少的用胶量。优选的骨料级配是：

粒径16mm～19mm的花岗石颗粒：占骨料总重量的5%；

粒径13.2mm～16mm的花岗石颗粒：占骨料总重量的10%；

粒径9.5mm～13mm的花岗石颗粒：占骨料总重量的15%；

粒径4.75mm～9.5mm的花岗石颗粒：占骨料总重量的35%；

粒径1.18mm～4.75mm的花岗石颗粒：占骨料总重量的20%；

粒径小于1.18mm的石英砂：占骨料总重量的15%。

胶黏剂可采用双酚A环氧树脂与改性胺固化剂及少量增韧剂,一种可行的胶黏剂配方是：

双酚A环氧树脂E-44：占胶黏剂总重量的22%；

双酚A环氧树脂E-51：占胶黏剂总重量的50%

增韧剂DBP：占胶黏剂总重量的10%；

固化剂T31：占胶黏剂总重量的18%。

在20℃～40℃环境中，将上述级配的骨料按比例称量并混合，然后一起充分搅拌均匀。将胶黏剂的各组份按上述配方比例称量并混合，然后充分搅拌均匀。

用重量比为88份的骨料与12份的胶黏剂混合在一起，并充分搅拌，形成搅拌均匀的树脂混凝土。

往箱体结构1中充填所配制的树脂混凝土，通过振动或捣实进行密实。

由于大型箱体结构的充填过程需要一定时间，为了保证工作条件的稳定性，在充填过程中，往管件中通入20℃～40℃的循环水。管件外壁具有的叶片5，不仅可以增强管件与树脂混凝土间的连接强度，同时利于材料内部的反应热通过金属管件进行散热。通水3～5小时后，将工件移至60℃～70℃的恒温室中，同时将循环水的水温也提高到60℃～70℃，继续通水12小时，可以防止固化反应时的过度放热而影响材料的性能与尺寸。最后将工件自然冷却至室温，即可用于机床。

Claims

1.一种高缓冲性能的机床床身结构，其特征是，包括具有机床床身形状的箱体结构，箱体结构内的中间穿有管件，箱体结构由薄板焊接而成，箱体结构内设有筯板、角钢或钢筯对薄板之间进行连接加固，箱体结构内空余部分填充着环氧树脂混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种高缓冲性能的机床床身结构，其特征是，所述的管件为金属或非金属管件，管件外壁带有叶片。

3.一种高缓冲性能的机床床身结构的制备方法，其特征是，包括步骤如下：

（1）将机床床身用薄板焊接成为箱体结构，在箱体结构内将侧壁与底板用筯板、角钢或钢筯进行加固连接，在箱体内中间放入一根外壁带叶片的管件；

4.根据权利要求3所述的一种高缓冲性能的机床床身结构的制备方法，其特征是，所述的环氧树脂混凝土由骨料和胶黏剂组成，骨料与胶黏剂的比例范围为5～12：1。

5.根据权利要求3所述的一种高缓冲性能的机床床身结构的制备方法，其特征是，所述的骨料是花岗石颗粒和石英砂，所述的骨料粒径在20mm以下，其中大于4.75mm的粗骨料质量含量为60～70%。

6.根据权利要求3所述的一种高缓冲性能的机床床身结构的制备方法，其特征是，胶黏剂采用双酚A环氧树脂与改性胺固化剂，或者双酚A环氧树脂与改性胺固化剂及少量增韧剂，双酚A环氧树脂与改性胺固化剂的比例范围为3～5:1。