CN107382142A

CN107382142A - 一种填充铸造机床床身及其制造方法

Info

Publication number: CN107382142A
Application number: CN201710719599.8A
Authority: CN
Inventors: 何轸炎
Original assignee: Fujian Zhengfeng Nc Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Zhenfeng Mineral New Materials Co., Ltd.
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2017-11-24

Abstract

本发明提出一种填充铸造机床床身及其制造方法，通过利用少量钢、铁等金属材料焊接出机床床身框架，然后填充矿物填料，不仅能够大量减少机床床身的钢材用量、降低成本，而且能够增加床身自重、增加强度、提高吸振能力，使得机床床身更加稳定，减少变形系数，降低成本具有重大意义。一种填充铸造机床床身，包括金属材料焊接构成的机床床身框架和填充物料；填充物料主要由以下重量份的原料制成：颗粒骨料，填充粉料，硅石粉；环氧树脂，固化剂，碳纤维，玄武岩纤维，铋或锑，氧化铝粉。该机床床身的制造方法，包括以下步骤：一、填充物料的制备：二、焊接机床床身框架：三、真空灌注、固化：四、二次回火固化。

Description

一种填充铸造机床床身及其制造方法

技术领域

本发明属于机床床身铸造工艺，尤其涉及了一种填充铸造机床床身及其制造方法。

背景技术

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工，因此对机床床身的稳固性等特征有严格的要求。

目前，市面上大部分机床床身的材料主要是采用铸铁来进行制作，但是，采用铸铁制备机床床身存在工艺复杂，模具费用昂贵，生产周期长，产品的精度差，加工余量大，表面质量差，减震性差、热膨胀系数大、污染大等问题。因此，也有部分采用混凝土做机床床身，近几年，由于我国机加工行业对机床的静动态性能有较高要求，使传统的机床结构材料的性能不能满足要求，同时，由于金属材料的制造成本较高，从已公开的资料可知，能够制作出优良的并在实际应用中具有较长使用寿命的产品非常欠缺。目前树脂混凝土做机床基础件使用中最常见的问题是易产生开裂、断裂，影响机床的机加工性能；产品强度较低，脆性大，在较大重量的撞击下易出现破碎；在南方地区高温高湿环境下使用易发生变形等。我司经过多年的研发，提出将铸铁与矿物填充结合，铸造机床床身的方法，并取得成功。

发明内容

本发明提出一种填充铸造机床床身及其制造方法，通过利用少量钢、铁等金属材料焊接出机床床身框架，然后填充矿物填料，不仅能够大量减少机床床身的钢材用量、降低成本，而且能够增加床身自重、增加强度、提高吸振能力，使得机床床身更加稳定，减少变形系数，降低成本具有重大意义。

本发明技术方案如下：

一种填充铸造机床床身，包括金属材料焊接构成的机床床身框架，所述机床床身框架内填充有填充物料；所述填充物料主要由以下重量份的原料制成：颗粒骨料70-75份，填充粉料5-10份，硅石粉5-10份；环氧树脂7-10份，固化剂1.75-2.5份，碳纤维1份，玄武岩纤维1份，铋0-1份，锑0-1份，氧化铝粉0-10份。

进一步的，所述颗粒骨料包括尺寸为3-5mm的小颗粒骨料、5-8mm的中颗粒骨料和8-13mm的大颗粒骨料所述小颗粒骨料、中颗粒骨料和大颗粒骨料交错叠置。

进一步的，所述骨料为废弃陶瓷、废弃玻璃、炼钢尾渣、烧结的陶瓷珠中的一种或多种。

一种填充铸造机床床身的制造方法，包括以下步骤：

一、填充物料的制备：

首先，通过破碎设备和分选设备将骨料破碎并分选出尺寸为3-15m的颗粒骨料，按重量份取70-75份备用；

然后，将部分骨料经过球磨工艺磨成30-100目的填充粉料备用；

其次，按重量份取7-10份环氧树脂加入环氧树脂稀释剂混合成溶液，加入1.75-2.5重量份固化剂，加入1份铋或锑混合搅拌均匀制得混合溶液备用；

最后，按重量份取颗粒骨料70-75份，加温到80℃，然后放入搅拌机内，再按重量份添加填充粉料5-10份、硅石粉5-10份、氧化铝粉0-10份，然后加入步骤三种制得的混合溶液，再次充分搅拌，最后按重量份加入碳纤维1份、玄武岩纤维1份然后将搅拌机密封抽真空，使真空度为0.001Mpa以下，再次搅拌5-10分钟，得到填充物料；

二、焊接机床床身框架：

首先，根据机床床身框架，采用钢或铁等金属材料焊接出内部镂空的机床床身框架；

然后，将焊接后的机床床身进行热处理，温度为500-600℃，时间2-3小时，然后自然冷却；

接着，将热处理后的机床床身框架进行喷砂处理，使得机床床身框架内表面形成麻花状花纹的粗糙表面；

最后，在机床床身框架相应位置开设用于穿过电路、油路、水路的预埋孔，并在机床床身内预埋管道；

三、真空灌注、固化：将填充物真空抽注到上述焊接的机床床身框架内，常温下自然固化48-72小时；

四、将机床床身初坯进行二次回火固化：二次回火固化过程包括先从常温加热到50℃，维持3小时，然后从50℃加温到80℃，维持3小时，再从80℃加温到120℃维持3小时，最后自然回温到常温，放置10小时；制得机床床身。

进一步的，所述颗粒骨料分为3-5mm的小颗粒珠体、5-8mm的中颗粒珠体和8-13m的颗粒珠体，所述小颗粒珠体、中颗粒珠体和大颗粒珠体交错叠置。

进一步的，所述固化剂为改性酚醛胺固化剂或酸酐固化剂。

进一步的，所述碳纤维和玄武岩纤维为长度35～150mm的短纤维；所述硅石粉为500目粉末；所述氧化铝粉为200-300目粉末。

再进一步的，将取得的填充粉料和硅石粉、氧化铝粉置入静电设备中，使得填充粉料、硅石粉和氧化铝粉带有电荷，并且极性相同。

再进一步的，将碳纤维、玄武岩纤维置入静电设备中，使碳纤维和玄武岩纤维带有电荷，并且极性与填充粉料、硅石粉、氧化铝粉带有电荷的极性相反。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明能够全面明显提升机床机械性能，利用该方法铸造机床床身不仅能够大量减少机床床身的钢材用量、降低成本，而且能够增加床身自重、增加强度、提高吸振能力，使得机床床身更加稳定，减少变形系数，降低成本具有重大意义。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种填充铸造机床床身，包括金属材料焊接构成的机床床身框架，所述机床床身框架内填充有填充物料；所述填充物料主要由以下重量份的原料制成：颗粒骨料75份，填充粉料5份，硅石粉10份；环氧树脂7份，固化剂1.75份，碳纤维1份，玄武岩纤维1份，铋1份，氧化铝粉10份。

所述颗粒骨料包括尺寸为3-5mm的小颗粒骨料、5-8mm的中颗粒骨料和8-13mm的大颗粒骨料所述小颗粒骨料、中颗粒骨料和大颗粒骨料交错叠置。所述骨料为废弃陶瓷、废弃玻璃、炼钢尾渣、烧结的陶瓷珠中的一种或多种。

一种填充铸造机床床身的制造方法，包括以下步骤：

一、填充物料的制备：

首先，通过破碎设备和分选设备将骨料破碎并分选出尺寸为3-15m的颗粒骨料；

然后，取部分骨料经过球磨工艺磨成30-100目的填充粉料备用；

其次，按重量份取7份环氧树脂加入环氧树脂稀释剂混合成溶液，加入1.75重量份固化剂，加入1份铋混合搅拌均匀制得混合溶液备用；

最后，按重量份取颗粒骨料75份，加温到80℃，然后放入搅拌机内，再按重量份添加填充粉料5份、硅石粉10份、氧化铝粉10份，然后加入步骤三种制得的混合溶液，再次充分搅拌，最后按重量份加入碳纤维1份、玄武岩纤维1份然后将搅拌机密封抽真空，使真空度为0.001Mpa以下，再次搅拌5-10分钟，得到填充物料；

本实施例中，先将取得的填充粉料和硅石粉、氧化铝粉置入静电设备中，使得填充粉料、硅石粉和氧化铝粉带有电荷，并且极性相同。然后将碳纤维、玄武岩纤维置入静电设备中，使碳纤维和玄武岩纤维带有电荷，并且极性与填充粉料、硅石粉、氧化铝粉带有电荷的极性相反。之后才可将上述材料依次放入搅拌机内。

二、焊接机床床身框架：

本实施例中，所述颗粒骨料分为3-5mm的小颗粒珠体、5-8mm的中颗粒珠体和8-13m的颗粒珠体，所述小颗粒珠体、中颗粒珠体和大颗粒珠体交错叠置。所述小颗粒珠体、中颗粒珠体和大颗粒珠体的比例为1:1:1。所述固化剂为改性酚醛胺固化剂或酸酐固化剂。所述碳纤维和玄武岩纤维为长度35～150mm的短纤维；所述硅石粉为500目粉末；所述氧化铝粉为200-300目粉末。

所述骨料为废弃陶瓷、废弃玻璃、炼钢尾渣、烧结的陶瓷珠中的一种或多种。

本实施例中，将按照上述方法铸造的多批次机床床身进行测试，结果如下表：

表一、实施例一骨料为废弃陶瓷时的机床床身性能测试参数

表二、实施例一骨料为废弃玻璃时的机床床身性能测试参数

表三、实施例一骨料为炼钢尾渣时的机床床身性能测试参数

表四、实施例一骨料为废弃陶瓷和废弃玻璃结合时的机床床身性能测试参数，其中废弃陶瓷和废弃玻璃含量为1:1。

二、抗震性分析

对于本发明的机床床身和传统铸铁机床床身，采用地面固定，通过床身的抗振分析，可以得出以下结果：

表二为铸铁床身模态分析结果（该结果引用于《机械设计与制造》第12期《高速车床花岗岩与铸铁床身动静态性能的分析》）

表五、铸铁床身抗振性分析

阶次	1	2	3	4	5
						频率（Hz）	242.32	304.06	373.35	542.7	585.53
X向变形（mm）	0.49	1.26	0.84	0.89	1.62
						Y向变形（mm）	1.80	0.31	1.88	1.46	2.08
Z向变形（mm）	0.48	0.36	0.62	1.72	1.65

为直观对比，我司将频率调整为与上述表格频率一致，对本发明的机床床身进行测试，结果如下表：

表六、实施例一抗振性分析（填充骨料为废弃陶时）

阶次	1	2	3	4	5
						频率（Hz）	242.32	304.06	373.35	542.7	585.53
X向变形（mm）	0.30	1.14	0.78	0.82	1.53
						Y向变形（mm）	1.40	0.25	1.67	1.39	1.90
Z向变形（mm）	0.32	0.26	0.55	1.67	1.55

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：

一种填充铸造机床床身，包括金属材料焊接构成的机床床身框架，所述机床床身框架内填充有填充物料；所述填充物料主要由以下重量份的原料制成：颗粒骨料70份，填充粉料10份，硅石粉5份；环氧树脂10份，固化剂12.5份，碳纤维1份，玄武岩纤维1份，锑1份。

一种填充铸造机床床身的制造方法，与实施例一的区别主要在以下步骤中;

一、填充物料的制备：

首先，通过破碎设备和分选设备将骨料破碎并分选出尺寸为3-15m的颗粒骨料，按重量份取70份备用；

其次，按重量份取10份环氧树脂加入环氧树脂稀释剂混合成溶液，加入2.5重量份固化剂，加入1份锑混合搅拌均匀制得混合溶液备用；

最后，按重量份取颗粒骨料70份，加温到80℃，然后放入搅拌机内，再按重量份添加填充粉料10份、硅石粉5份，然后加入步骤三种制得的混合溶液，再次充分搅拌，最后按重量份加入碳纤维1份、玄武岩纤维1份然后将搅拌机密封抽真空，使真空度为0.001Mpa以下，再次搅拌5-10分钟，得到填充物料；

其余步骤与实施例一一致。

本实施例中，将按照上述方法铸造的多批次机床床身进行测试，测试结果与实施例子一基本接近，本发明各组分含量在本发明限定的范围内变化对机床参数影响较小，本实施例中不再对测试结果进行分别描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种填充铸造机床床身，其特征在于：包括金属材料焊接构成的机床床身框架，所述机床床身框架内填充有填充物料；所述填充物料主要由以下重量份的原料制成：颗粒骨料70-75份，填充粉料5-10份，硅石粉5-10份；环氧树脂7-10份，固化剂1.75-2.5份，碳纤维1份，玄武岩纤维1份，铋0-1份，锑0-1份，氧化铝粉0-10份。

2.如权利要求1所述的一种填充铸造机床床身，其特征在于：所述颗粒骨料包括尺寸为3-5mm的小颗粒骨料、5-8mm的中颗粒骨料和8-13mm的大颗粒骨料所述小颗粒骨料、中颗粒骨料和大颗粒骨料交错叠置。

3.如权利要求1或2所述一种填充铸造机床床身，其特征在于：所述骨料为废弃陶瓷、废弃玻璃、炼钢尾渣、烧结的陶瓷珠中的一种或多种。

4.一种填充铸造机床床身的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、填充物料的制备：

二、焊接机床床身框架：

5.如权利要求4所述的一种填充铸造机床床身的制造方法，其特征在于，所述骨料为废弃陶瓷、废弃玻璃、炼钢尾渣、烧结的陶瓷珠中的一种或多种。

6.如权利要求4所述的一种填充铸造机床床身的制造方法，其特征在于，所述颗粒骨料分为3-5mm的小颗粒珠体、5-8mm的中颗粒珠体和8-13m的颗粒珠体，所述小颗粒珠体、中颗粒珠体和大颗粒珠体交错叠置。

7.如权利要求4所述的一种填充铸造机床床身的制造方法，其特征在于，所述固化剂为改性酚醛胺固化剂或酸酐固化剂。

8.如权利要求4所述的一种填充铸造机床床身及其制造方法，其特征在于，所述碳纤维和玄武岩纤维为长度35～150mm的短纤维；所述硅石粉为500目粉末；所述氧化铝粉为200-300目粉末。

9.如权利要求4-8中任一项所述的一种填充铸造机床床身的制造方法，，其特征在于：将取得的填充粉料和硅石粉、氧化铝粉置入静电设备中，使得填充粉料、硅石粉和氧化铝粉带有电荷，并且极性相同。

10.如权利要求9所述的一种利用废弃陶瓷铸造机床床身的方法，其特征在于：将碳纤维、玄武岩纤维置入静电设备中，使碳纤维和玄武岩纤维带有电荷，并且极性与填充粉料、硅石粉、氧化铝粉带有电荷的极性相反。