数控机床床身加工工艺的制作方法

本公开涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床床身加工工艺。

背景技术：

为了提高精密机床的加工精度，使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，现有技术中，根据聚合物混凝土床身不同部位的制造要求将床身划分成若干模块分别进行浇筑，待床身各个模块制造和养护完成后对其进行粘结。为了提高粘结强度，文中对粘结面的处理方式进行了研究，并通过实验验证，利用此粘结工艺制造的床身完全满足床身的性能要求。

数控龙门镗铣床常用的为焊接床身或铸造床身，次品率高，振动大，不能满足现代工业的需求。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本公开设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本公开。

公开内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种数控机床床身加工工艺。

(二)技术方案

本公开提供了一种数控机床床身加工工艺，所述床身包括钢骨架，所述钢骨架包括左箱体、右箱体、连接左右箱体的连接板，位于左右箱体上端的导轨支撑板及位于左右箱体下端的床身底板，其特征在于，该工艺包括：

(1)除导轨支撑板外的床身钢骨架的焊接步骤；

(2)步骤(1)处理后的床身钢骨架填充混凝土的步骤；

(3)在导轨支撑板上包覆混凝土的步骤；

(4)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的步骤。

在本公开的一些实施例中，所述床身钢骨架焊接步骤如下：

a.将两块床身底板平铺，两床身底板之间放置工艺板，并将两床身底板分别点焊在工艺板的两端；

b.床身底板上同时点焊左箱体和右箱体上最接近的两个面板，并在床身底板和该面板上点焊左右箱体内部的隔板；

c.在已点焊的左右箱体面板之间点焊连接板；

d.拆除工艺板，将上述步骤的点焊部位进行焊接；

e.焊接其余左右箱体的部件。

在本公开的一些实施例中，所述连接板包括：

横向连接板，具有平行连接在左右箱体之间的一对，该对横向连接板之间具有间隔；

纵向连接板，具有焊接在横向连接板间隔之间的若干条，相邻纵向连接板之间的距离相等；

水平连接板，平铺焊接在横向连接板和纵向连接板底端。

在本公开的一些实施例中，所述步骤(1)处理后的床身热时效两次，两次热时效时间间隔在48小时以上。

在本公开的一些实施例中，所述步骤(2)、(3)、(4)中，混凝土包括如下重量份数的组分：10-15份水泥、15-20份水、35-48份粗骨料、20-33份细骨料、8-9份丁苯胶乳及4.5-5份橡胶粉。

在本公开的一些实施例中，所述粗骨料为玄武岩纤维。

在本公开的一些实施例中，所述步骤(2)中，将混凝土从左右箱体的上端填入并捣实，使混凝土高于左右箱体上端。

在本公开的一些实施例中，所述步骤(3)处理后的导轨支撑板和步骤(2)中高出左右箱体上端的混凝土上具有粘结面，所述粘结面刷毛处理，并经KH550处理。

在本公开的一些实施例中，所述步骤(4)采用环氧树脂混凝土作为粘结剂。

在本公开的一些实施例中，所述环氧树脂混凝土中还包括如下重量分数的组分：120份E51、5份脂肪族缩水甘油醚、5份邻苯二甲酸二丁酯、7.2份乙二胺、120份粉煤灰。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开至少具有以下有益效果其中之一：

(1)床身的制造采用钢骨架为芯，钢骨架上包覆混凝土、内部填充混凝土，床身复合结构的阻尼很大程度上来自外部的聚合物混凝土的阻尼，而且内部为钢骨架，提供了很高的强度和刚度，完全可以满足高速加工中心的支承大件的性能要求；

(2)普通床身焊接时，导轨支撑板为最后焊接的部件，由于其余部件已经焊接完毕，导轨支撑版的焊接难度变大，且焊接后不利于混凝土的填充和包覆，因此采用导轨支撑板先不焊接，待已焊接的床身填充、包覆好混凝土，再将已包覆好混凝土的导轨支撑板粘贴在床身上，施工速度快，避免了焊接的繁琐；

(3)混凝土内采用玄武岩纤维，新型玄武岩纤维是由单组分的玄武岩矿物为原料，同其他高科技纤维相比具有很多独特的优点，如玄武岩连续纤维是低投入、高产出，低能耗、少排放，能循环、可持续发展的新材料，以其为树脂混凝土的增强相，既可以满足提高树脂混凝土静、动态性能和热性能的要求；

(4)混凝土中掺入丁苯胶乳和橡胶粉可显著提高混凝土的阻尼比，可获得阻尼比、弹性模量和抗压强度均较高的混凝土，其阻尼比可提高约1.3～2.3倍；

(5)在对粘结面进行刷毛处理后涂刷硅烷偶联剂(KH550)可以有效的改善浸润效果提高粘结强度；良好的浸润是形成保证粘结质量的基本条件；不仅可以增加机械锚合接触点的数量，提高断裂能，同时也可以降低缺陷的发生率；

(6)连接板的横向连接板和纵向连接板之间纵横交错，便于在连接板之间填充混凝土。

附图说明

图1为本公开实施例除导轨支撑板外的床身钢骨架的焊接步骤的工序图。

图2为本公开实施例除导轨支撑板外的床身钢骨架的焊接步骤完成后的俯视图。

图3为本公开实施例的床身主视图。

【本公开主要元件符号说明】

1、床身底板； 2、工艺板； 3、隔板；

4、面板； 5、连接板； 51、横向连接板；

52、纵向连接板； 53、水平连接板； 6、导轨支撑板；

7、混凝土； 8、粘结面。

具体实施方式

本公开提供了一种数控机床床身加工工艺。采用钢骨架作为内芯，混凝土作为包覆、填充的材料，使机床床身具有较高的阻尼，较低的振动。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了数控机床床身加工工艺。如图1、图2、图3所示，本公开的床身包括钢骨架，钢骨架包括左箱体、右箱体、连接左右箱体的连接板5、位于左右箱体上端的导轨支撑板6及位于左右箱体下端的床身底板1，左右箱体内间隔焊接有隔板3，连接板包括横向连接板51、纵向连接板52及水平连接板53；横向连接板51具有平行连接在左右箱体之间的一对，该对横向连接板51之间具有间隔；纵向连接板52具有焊接在横向连接板51间隔之间的若干条，相邻纵向连接板52之间的距离相等；水平连接板53平铺焊接在横向连接板51和纵向连接板52底端。

该床身加工工艺包括如下步骤：

(1)将除导轨支撑板6外的其余床身钢骨架的进行焊接，焊接后床身热时效两次，两次热时效时间间隔在48小时以上，温度600℃,时间24小时，降温时间不少于36小时，以防止产生二次应力，达到消除焊接变形和内应力之目的；

(2)步骤(1)处理后的床身钢骨架填充混凝土7的步骤，将混凝土7从左右箱体的上端填入并捣实，使混凝土7高于左右箱体上端，便于后续轨道支撑板6的安装；

(3)包覆混凝土7后的导轨支撑板6的下端面具有粘结面8，步骤(2)中高出左右箱体上端的混凝土7上也具有对应的粘结面8，粘结面8刷毛处理，并经KH550处理。混凝土7床身粘结面8的形成机理主要是硅酸盐混凝土和环氧树脂混凝土表面的机械啮合作用以及物理扩散和浸润作用形成的界面。KH550(3－氨丙基三乙氧基硅烷)是优异的粘结促进剂，可以有效提高环氧树脂混凝土的粘结质量。利用KH550对硅酸盐混凝土7表面进行处理后，增强了化学键的作用在导轨支撑板6上包覆混凝土7的步骤；

(4)包覆好混凝土7的导轨支撑板6粘结到填充有混凝土7的钢骨架上的步骤，采用环氧树脂混凝土7作为粘结剂，环氧树脂混凝土中还包括如下重量分数的组分：120份E51、5份脂肪族缩水甘油醚、5份邻苯二甲酸二丁酯、7.2份乙二胺、120份粉煤灰。

床身钢骨架焊接步骤如下：

a.将两块床身底板1平铺，两床身底板1之间放置工艺板，并将两床身底板1分别点焊在工艺板2的两端；

b.床身底板1上同时点焊左箱体和右箱体上最接近的两个面板4，隔板4垂直于面板4和床身底板1设置，利用点焊将其与面板4和床身底板1连接的两侧固定；

c.在已点焊的左右箱体面板4之间点焊连接板5，先将纵向连接板52和横向连接板51焊接为一个整体，再将水平连接板53焊接到左右箱体之间，最后将作为一个整体的横向连接板51和纵向连接板52焊接到水平连接板53和左右箱体之间；

d.拆除工艺板5，将上述步骤的点焊部位进行焊接；

e.焊接左右箱体上的其余三个面板。

本工艺内所用混凝土7包括如下重量份数的组分：10-15份水泥、15-20份水、35-48份粗骨料、20-33份细骨料、8-9份丁苯胶乳及4.5-5份橡胶粉。其中，粗骨料为玄武岩纤维，玄武岩纤维由天然玄武岩经过颚式粉碎机粉碎制得，弹性模量大、抗拉强度高、极限应变大、吸振，耐碱性好、吸湿性低，可在较宽环境温度范围内工作。掺入丁苯胶乳和橡胶粉可显著提高混凝土的阻尼比，其阻尼比可提高约1.3～2.3倍，综合混凝土阻尼比、弹性模量和抗压强度等性能，最佳丁苯胶乳掺入量为8.5份，橡胶粉最佳掺入量为4.8份。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。