简介
机床床身是影响机床的静、动态特性的重要零件,目前存在的大多数机床床身是由铸铁材料制造而成,尽管铸铁材料的阻尼系数比碳钢大,且较容易成型,但其动刚度或抗振性不够理想。另外,铸铁资源日渐匮乏,其制造过程消耗许多能源并且产生许多对环境的污染物,从长远来看不符合绿色制造和发展低碳经济的要求。
因此,人们开始采用硅酸盐水泥钢纤维混凝土来制造机床床身,虽然它的弹性模量和抗拉强度只有铸铁的 1/4 ~ 1/5,但它的抗振能力却是铸铁的 6 ~ 8 倍,热稳定性也较好,且资源丰富,价格便宜,但是因为其材料表面不耐切削液的腐蚀而没办法得到应用。
采用低价格的硅酸盐水泥钢纤维混凝土作为内核材料,采用高性能的环氧树脂混凝土作为表层材料,大大降低了机床床身的成本,提高了性价比。以 2009年下半年市场材料价格为参考计算出的三种机床床身的价格比较表。从中发现,如果在所要求刚度相同的条件下,比较三种材料机床床身的成本,机床床身会最低,灰铸铁 HT300 机床床身次之,环氧树脂混凝土机床床身结构最高。
采用低价格的硅酸盐水泥钢纤维混凝土作为内核材料,采用高性能的环氧树脂混凝土作为表层材料,大大降低了机床床身的成本,提高了性价比。
混凝土机床床身结构
硅酸盐水泥钢纤维混凝土内核 2 和环氧树脂混凝土表层 1,硅酸盐水泥钢纤维混凝土内核 2 和环氧树脂混凝土表层 1 之间的粘结面为梯形齿状表面。
环氧树脂混凝土表层 1 的厚度为 6-8mm。
制造方法,包括以下步骤 :
A、按照机床床身任务书设计制造床身内核模具和床身表层模具 ;
B、先将钢纤维与水泥及骨料干式搅拌,然后根据混凝土配制手册加入水和减水剂,配制硅酸盐水泥钢纤维混凝土 ;
C、把配制好的混凝土浇注到内核模具中 ;
D、在环境温度 20 ~ 30℃和湿度 70%~ 95%的条件下固化 12 小时,脱模后将内核2 放置于环境温度 20 ~ 30℃、湿度 70%~ 95%和不受强光照射的条件下 21 ~ 28 日进行时效养生 ;
E、在表层模具中固定预埋件 ;
F、根据混凝土配制手册配制环氧树脂混凝土 ;
G、将内核 2 放入表层模具中,浇注环氧树脂混凝土 ;
H、在环境温度 20 ~ 30℃和湿度 70%~ 95%的条件下固化 3 ~ 5 小时,脱模后将床身结构放置于环境温度 20 ~ 30℃、湿度 70%~ 95%和不受强光照射的条件下 48 ~ 72小时进行时效养生。
表层模具为钢制模具,内核模具为木制或者钢制模具。
环氧树脂混凝土的质量配比为 :环氧树脂 8%~ 9% ;稀释剂 1.6%~ 2% ;
固化剂 0.4%~ 0.5% ;填料 16%~ 18% ; 细砂 17%~ 20% ;粗砂 12%~ 15% ; 碎石 40%~ 50% ;固化剂是乙二胺,填料是石英粉、碳酸钙粉,细砂直径小于1.2mm,粗砂直径为 1.2 ~ 3.0mm,碎石直径为 3 ~ 6mm。
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