CN108788775A - 一种外防护罩机床床身的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及数控机床技术领域，具体公开了外防护罩机床床身的制作工艺，其包括如下步骤：步骤(1)：将除导轨支撑板外的床身钢骨架进行焊接；步骤(2)：对焊接后的钢骨架进行2‑3次的热时效处理，热时效的时间间隔在48小时以上，加热炉内部温度控制在600‑650℃，保温时间为18‑24小时，降温时间不少于36小时；热时效处理的升温和保温过程在真空环境中进行，降温时将空气经过燃烧的炭层后，再将空气通入关闭电源后的加热炉内；步骤(3)：在床身钢骨架填充混凝土；步骤(4)：将导轨支撑板固定到床身钢骨架上。由于热时效处理时，其升温、保温及降温过程均与氧气隔离，可避免钢骨架在高温状态下被氧化，导致钢骨架的表面形成易脱落的铁皮。

Description

一种外防护罩机床床身的制作工艺

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种外防护罩机床床身的制作工艺。

背景技术

为了提高精密机床的加工精度，机床在高速加工时振动应最小。高精密机床床身应具有较高的结构刚度和高阻尼性能。传统材料的机床床身无法同时满足上述两个条件需要。为此研制一种钢构架外浇筑聚合物混凝土的机床床身，该床身具备高刚度和高阻尼性能，机床在高速加工过程中具有较高的稳定性，可以满足高速加工中心的支承大件的性能要求。与同类传统机身机床相比，机床加工精度更易保证。

大型、复杂结构聚合物混凝土床身整体浇筑难度大、制造成本高，而且成型质量难以保证。为解决此问题，申请号为201711399179.2的中国专利公开了一种数控机床床身加工工艺；该工艺在对钢骨架进行热时效处理时，由于钢骨架未与空气隔离，且此时钢骨架处于高温状态，因此钢骨架表面将被快速氧化，并产生脱落的氧化层，从而造成钢骨架表面不平整，不便于上漆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外防护罩机床床身的制作工艺加工工艺，以防止在对钢骨架进行热时效处理时，钢骨架表面被氧化。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

外防护罩机床床身的制作工艺，其中外防护罩机床床身包括钢骨架，所述钢骨架包括左箱体、右箱体、连接左箱体和右箱体的连接板，位于左箱体和右箱体上端的导轨支撑板及位于左箱体和右箱体下端的床身底板，该工艺包括：

步骤(1)：将除导轨支撑板外的床身钢骨架进行焊接；

步骤(2)：对焊接后的钢骨架进行2-3次的热时效处理，热时效的时间间隔在48小时以上，通过钢骨架对加热炉进行加热，加热炉内部温度控制在600-650℃，保温时间为18-24小时，降温时间不少于36小时；热时效处理的升温和保温过程在真空环境中进行，降温时将空气经过燃烧的炭层后，再将空气通入关闭电源后的加热炉内；

步骤(3)：在床身钢骨架填充混凝土；

步骤(4)：将导轨支撑板固定到床身钢骨架上。

本方案产生的有益效果是：

(一)由于床身的钢骨架由各组件焊接而成，在焊接时，各组件之间存在相互拉扯，从而在钢骨架内形成内应力；而在步骤(2)中，通过对钢骨架进行热时效处理，可消除钢骨架内部应力，提高钢骨架稳定性，避免钢骨架在使用过程中出现扭曲、变形等问题。

(二)在对钢骨架进行热时效处理时，其升温和保温过程在真空中进行，从而可以避免钢骨架在高温状态下与氧气接触，导致其被氧化，在钢骨架的表面形成易脱落的铁皮。

(三)若热时效处理的降温过程在真空中进行，由于缺少导热介质，钢骨架主要是通过热辐射降温，因此不便于对降温时间进行控制；若降温过程在空气中进行，可通过空气的流动带着热量，从而控制降温时间，但由于降温过程中，钢骨架仍处于高温，钢骨架的表面会被空气迅速氧化为灰青色，则后期需对钢骨架进行打磨；因此本方案在降温前将空气中的氧气去除，可避免在降温过程中钢骨架被氧化；本方案中通过将空气通过燃烧的炭层，从而炭与氧气反应生成二氧化碳或一氧化碳，从而达到去除氧气的目的；同时炭层燃烧时，还会对空气进行加热，从而对排出的空气进行相应的冷却并控制其温度，有利于对钢骨架的冷却速度进行控制。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，在步骤(2)中，所述炭层与加热炉之间设有多根长度依次增长的管道，且在降温过程中，使空气从通过较短的管道向通过较长的管道依次切换。

在本方案中，将空气先经过炭层，则燃烧中的炭将与空气中的氧气反应，以对氧气进行消耗后再通入加热炉内，则可避免钢骨架被氧化；而空气进入炭层后形成高温气流，该气流经过管道时温度将降低，且管道长度越长能量损失越大，因此气流经过不同的管道进入加热炉，将使加热炉内形成不同的温度环境。而气流通过较短的管道进入加热炉，然后再通过较长的管道进入加热炉，可使加热炉内的温度呈可控的下降趋势，从而更精确的控制降温时间，提高钢骨架的性能。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，在步骤(2)中，空气从下至上经过炭层。由于空气经过炭层后形成热气流，而热气流具有较大的上升动力，因此使空气从下向上运动更有利于对最终形成的热气流进行导流。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，在步骤(2)中，空气从管道进入加热炉之前进行除尘。由于在炭层燃烧过程中，炭块将会碎裂呈一些细小颗粒；在燃烧过程中，这些颗粒将随气流飞舞，从而形成灰尘；因此对空气进行除尘可保持加热炉内清洁，同时避免灰尘覆盖在钢骨架表面。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，在步骤(2)中，在对空气进行除尘后，并在空气从管道进入加热炉之前进行干燥。由于空气中携带有水汽，而水汽与钢骨架接触，将加快钢骨架表面的氧化，因此需对空气进行干燥。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，在步骤(2)中，管道共设有三根，分别为第一管、第二管和第三管，第一管、第二管和第三管的长度依次增长，从第一管进入加热炉的空气的温度控制在450-500℃，从第二管进入加热炉的空气的温度控制在300-350℃，从第三管进入加热炉的空气的温度控制在200-250℃。本方案使得热时效处理过程中，降温阶段的加热炉内形成三个阶段的温度梯度，更利于对钢骨架的降温时间进行控制。

附图说明

图1为本发明实施例中热时效处理装置的结构示意图；

图2为实施例中排气管与加热炉连接端的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：加热炉10、炭层20、气泵21、换向阀22、排气管30、第一管31、第二管32、第三管33、入口段34、喉部35、扩散段36、回吸管37、空气入口371、电热丝372、叶轮38、第一锥齿轮381、第二锥齿轮39、干燥包40。

实施例基本如图1、图2所示：

本实施例的外防护罩机床床身的制作工艺，其产品外防护罩机床床身包括钢骨架，钢骨架包括左箱体、右箱体、连接左箱体和右箱体的连接板，位于左箱体和右箱体上端的导轨支撑板及位于左箱体和右箱体下端的床身底板。本实施例中所加工的外防护罩机床床身为现有结构，在此不赘述。制作外防护罩机床床身的工艺包括如下步骤：

步骤(1)：将左箱体、右箱体、和连接板和床身底板相互焊接；

步骤(2)：对焊接后的钢骨架进行两次的热时效处理，热时效的时间间隔在48小时，加热阶段，加热炉10内部温度控制在600℃，并将保温时间控制在24小时；降温阶段，降温时间为36小时。热时效处理的加热阶段(即升温和保温过程)在真空环境中进行，而降温阶段将空气经过燃烧的炭层后，再将空气通入关闭电源后的加热炉内；

步骤(3)：对经步骤(2)处理后的床身钢骨架填充混凝土，将混凝土从左箱体和右箱体的上端填入并捣实，使混凝土高于左箱体和右箱体上端，以便于后续轨道支撑板的安装；

步骤(4)：在导轨支撑板表面包覆混凝土，将包覆好混凝土的导轨支撑板粘结到填充有混凝土的钢骨架上，并采用环氧树脂混凝土作为粘结剂。

其中上述步骤(2)在热时效处理装置中进行。

热时效处理装置包括加热炉10和燃烧通道，加热炉10采用电能加热，且加热炉10上设有进气口和出气口，进气口和出气口分别位于加热炉10的两端。燃烧通道内设有炭层20，炭层20采用块状的钢炭；燃烧通道的内壁上固定有两层铁丝网，炭层20设置在铁丝网之间。燃烧通道的下端连接有进气管，进气管的一端与燃烧通道的底部连通，进气管的另一端连接有气泵21。燃烧通道的上端连接有排气管30，排气管30共设有三条，分别为第一管31、第二管32和第三管33；排气管30的一端与燃烧通道的上端连通，燃烧通道的另一端与加热炉10的进气口连通。排气管30与燃烧通道的连接处设置有换向阀22，通过切换换向阀22，可使第一管31、第二管32和第三管33分别和燃烧通道连通；另外在加热炉10的进气口和出气口处分别设置有第一截止阀和第二截止阀，通过关闭第一截止阀和第二截止阀，可使加热炉10内形成封闭空间。

第一管31、第二管32和第三管33的长度依次增大，其中第二管32和第二管32设置为波浪状，以便于延长管道长度。点燃炭层20，打开第一截止阀和第二截止阀，并启动气泵21；则气泵21将向炭层20内泵入空气，空气经过炭层20，则空气中的氧气将被炭层20消耗，同时燃烧的炭层20还对空气进行加热；从而空气经过炭层20后将形成高热气流，该高热气流将经过其中一根排气管30进入加热炉10内，并从加热炉10的出气孔排出，从而防止外部氧气进入加热炉10内。

排气管30靠近加热炉10的一端设有二次燃烧机构，且排气管30靠近加热炉10的一端设置有向排气管30内部凸出的喉部35，喉部35与加热炉10之间为扩散段36，而喉部35的另一端为入口段34；从而使得排气管30靠近加热炉10的一端呈文丘里管结构。二次燃烧机构包括设置在扩散段36内的叶轮38以及将扩散段36和喉部35连通的回吸管37，且回吸管37与扩散段36连通处位于叶轮38与加热炉10的进气口之间。另外，回吸管37还设有与外部连通的空气入口371，且在空气入口371和回吸管37与喉部35连通处之间设有电热丝372。

当高热气流在排气管30内流动时，高热气流经过喉部35时，由于喉部35的横截面积小于入口段34和扩散段36的横截面积，因此高热气流经过喉部35时将被压缩，从而使得高热气流经过喉部35的流速加快，并冲击在叶轮38上，使叶轮38转动。叶轮38转动将使气流呈旋涡状流动，在炭层20燃烧时，部分钢炭将会炸裂成颗粒，且不能被充分燃烧，因此将随气流流动；在旋涡状气流的影响下，颗粒将受到离心力，并向排气管30的侧壁移动。另外，当气流经过叶轮38后其动能大大降低，从而使得扩散段36内的流速迅速降低，因此扩散段36和喉部35将形成较大的压力差，则颗粒将被吸入回吸管37内；且同时回吸管37还将通过空气入口371吸入空气，则颗粒和空气将在回吸管37内混合，当经过电热丝372时，颗粒将再次燃烧形成气体，从而使得二次燃烧机构具有除尘作用。

在叶轮38与加热炉10的进气口之间设有干燥剂包，干燥剂采用生石灰，当气流经过干燥剂包时，气流中的水分将被吸收，从而使得经过加热箱内的气体为干燥气体。

在具体实施过程中，步骤(2)的具体步骤为：将钢骨架放入加热炉10内，关闭第一截止阀和第二截止阀，使加热炉10内呈封闭状态，并将加热炉10抽真空，然后将加热炉10接通电源，将加热炉10内的温度升高至600℃，并保温24小时。断开电源，引燃炭层20，并启动气泵21向燃烧通道内泵入空气，打开第一截止阀和第二截止阀；使第一管31将燃烧通道与加热炉10连通，通过第一管31对高热气流进行降温，进入加热炉10内的气流温度将被控制在500℃；持续10小时后，切换换向阀22，使第二管32将燃烧通道和加热炉10连通，通过第二管32对高热气流进行降温，进入加热炉10内的气流温度将被控制在350℃；持续9小时后，切换换向阀22，使第三管33将燃烧通道和加热炉10连通，通过第三管33对高热气流进行降温，进入加热炉10内的气流温度将被控制在200℃，持续9小时后，关闭第一截止阀和第二截止阀，使钢骨架在加热炉10内自然冷却8小时。

另外，叶轮38的转轴上设有第一锥齿轮381，且排气管30上转动连接有与第一锥齿轮381啮合的第二锥齿轮39，第二锥齿轮39的转轴伸出排气管30并与搅拌器连接，从而将叶轮38转动的动力用于搅拌混凝土。如图2所示，第一锥齿轮381与转轴一体成型，且第一锥齿轮381的背面通过平滑曲线过渡，从而对气流具有导流作用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.外防护罩机床床身的制作工艺，外防护罩机床床身包括钢骨架，所述钢骨架包括左箱体、右箱体、连接左箱体和右箱体的连接板，位于左箱体和右箱体上端的导轨支撑板及位于左箱体和右箱体下端的床身底板，其特征在于，该工艺包括：

步骤(1)：将除导轨支撑板外的床身钢骨架进行焊接；

步骤(2)：对焊接后的钢骨架进行2-3次的热时效处理，热时效的时间间隔在48小时以上，通过加热炉对钢骨架进行加热，加热炉内部温度控制在600-650℃，保温时间为18-24小时，降温时间不少于36小时；热时效处理的升温和保温过程在真空环境中进行，降温时将空气经过燃烧的炭层后，再将空气通入关闭电源后的加热炉内；

步骤(3)：在床身钢骨架填充混凝土；

步骤(4)：将导轨支撑板固定到床身钢骨架上。

2.根据权利要求1所述的外防护罩机床床身的制作工艺，其特征在于：在步骤(2)中，所述炭层与加热炉之间设有多根长度依次增长的管道，且在降温过程中，使空气从通过较短的管道向通过较长的管道依次切换。

3.根据权利要求2所述的外防护罩机床床身的制作工艺，其特征在于：在步骤(2)中，空气从下至上经过炭层。

4.根据权利要求3所述的外防护罩机床床身的制作工艺，其特征在于：在步骤(2)中，空气从管道进入加热炉之前进行除尘。

5.根据权利要求4所述的外防护罩机床床身的制作工艺，其特征在于：在步骤(2)中，在对空气进行除尘后，并在空气从管道进入加热炉之前进行干燥。

6.根据权利要求5所述的外防护罩机床床身的制作工艺，其特征在于：在步骤(2)中，管道共设有三根，分别为第一管、第二管和第三管，第一管、第二管和第三管的长度依次增长，从第一管进入加热炉的空气的温度控制在450-500℃，从第二管进入加热炉的空气的温度控制在300-350℃，从第三管进入加热炉的空气的温度控制在200-250℃。