CN108500836A - 一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件及制备方法和制备模具 - Google Patents

一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件及制备方法和制备模具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件，包括床身、立柱和横梁，所述立柱平行设于床身的两侧，横梁设于两根立柱的顶端，床身、立柱和横梁构成门字形结构，所述床身、立柱和横梁均为实心结构，床身、立柱和横梁均为矿物铸件材质。同时，本发明还公开了上述导轨磨床基础构件的制备模具和制备方法。本发明制备方法得到的导轨磨床基础构件表面精度可到达0.1~0.3mm/m,表面粗糙度可到达Ra3.2~Ra6.3之间，可满足一般的装配连接及外观要求，无需后期精加工及表面涂装处理，因此大大降低了加工成本，缩短了生产周期。且采用镶嵌件加垫圈的形式获得铸件表面内凹的机械连接用螺纹孔，进而提高了产品的精度。

Description

一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件及制备方法和制备 模具
技术领域
本发明属于机械制造领域，具体涉及一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件及制备方法和制备模具。
背景技术
在机床制造过程中为了获得高精度、高表面粗糙度的导轨面，目前主要采用的加工方法是磨削，采用的加工设备是导轨磨床。因此，导轨磨床的精度及稳定性决定了加工件的精度，进而也就决定了所制造的机床的精度。机床床身是机床主要的支撑受力部件，其精度及稳定性决定了机床本身的加工精度，所以，导轨磨床床身的刚度及精度决定了整机的加工精度。
如图1所示，目前高精度的导轨磨床的结构形式主要为龙门式，其基础构件主要包括床身（01）、立柱（02）、横梁（03）三部分，立柱置于床身两侧，横梁位于立柱顶端构成龙门式的整体结构，三大部件为铸造框架加筋板的结构，此种结构存在以下缺点：
1、由于铸造面精度差，所有机械连接部位均需精加工，包括安装孔、安装面、定位面等，因此造成加工费用高、加工周期长等问题；
2、由于铸造面精度差，为获得美观的表面质量及防锈效果，除加工面外其余表面均需涂装处理，因此造成生产现场环境污染，也增加了制造成本。
目前以上所述基础构件（床身、立柱、横梁）的材料均采用灰铸铁HT250-HT300。此材料在目前的材料基础研究及应用过程中存在以下缺点：
1、阻尼系数较低，采用灰铸铁的基础构件常采用框架式结构，容易出现整机吸振性能差，进而导致整机动态性能差；
2、热传导系数高、热膨胀系数大，采用灰铸铁的基础构件对环境温度敏感，进而导致整机精度受环境温度影响大；
3、容易锈蚀，基础构件长期接触切削液产生锈蚀，进而导致整机寿命变短，
生产过程能耗大，进而导致生产环节的环境污染及生产成本高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件。
本发明的另一目的在于提供上述导轨磨床基础构件的制备模具。
本发明的第三个目的在于提供上述导轨磨床基础构件的制备方法。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来完成的：一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件，包括床身、立柱和横梁，所述立柱平行设于床身的两侧，横梁设于两根立柱的顶端，床身、立柱和横梁构成门字形结构，所述床身、立柱和横梁均为实心结构，床身、立柱和横梁均为矿物铸件材质。
其中，所述床身底部设有若干内凹结构，内凹结构处于同一直线上。
采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，包括底板及与底板相连的若干侧模板，所述侧模板通过PVC管包裹的螺栓连接内部具有凹槽的镶块，所述镶块顶部设有容纳顶头的通孔；所述侧模板内表面通过一号螺栓连接镶嵌件，镶嵌件与侧模板之间设有一片垫圈。
其中，所述垫圈为尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯材质。
其中，所述侧模板开设有通过一号定位芯的一号通孔，镶块近侧模板处侧壁开设有通过二号定位芯的二号通孔，PVC管包裹的螺栓同时穿过一号定位芯、二号定位芯进行侧模板与镶块的固定，所述一号定位芯与PVC管包裹的螺栓靠近的一端设有一圈抵住侧模板的凸起，所述二号定位芯与PVC管包裹的螺栓靠近的一端设有凸边，凸边与镶块通过二号螺栓固定。
其中，所述底板上设有对侧模板进行定位的台阶。
制备采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的方法，包括以下步骤：
（1）安装镶嵌件至侧模板：将镶嵌件通过一号螺栓固定至侧模板的内表面，镶嵌件与侧模板之间夹设垫圈，以实现脱模后产品表面镶嵌件内凹的目的；
（2）组装模具：模具采用底板及垂直于底板的若干侧模板焊接成钢模结构，侧模板通过PVC管包裹的螺栓连接镶块，底板上设有对侧模板进行定位的台阶；底板及侧模板内表面与矿物铸料接触，其表面粗糙度不大于Ra1.6，保证产品脱模后表面精度达到0.1~0.3mm/m；
（3）铸料浇铸：将矿物铸件置于步骤2组装好的模具中，进行高频率振动，选择振动频率3000-6000次/分钟，振动加速度7~10G，以消除搅拌过程中产生的气泡，进而消除产品内部缺陷，提高材料密实度；
（4）热处理：将步骤3所得半成品连同模具置入加热炉中进行热处理，炉温55~65℃，保温10~20h，使矿物铸件固化，待降至室温之后取出产品即可。
其中，所述步骤（3）中矿物铸件包括花岗岩颗粒和环氧树脂。
有益效果：本发明与传统技术相比，具有以下优点：
（1）本发明制备方法得到的导轨磨床基础构件表面精度可到达0.1~0.3mm/m,表面粗糙度可到达Ra3.2~Ra6.3之间，可满足一般的装配连接及外观要求，无需后期精加工及表面涂装处理，因此大大降低了加工成本，缩短了生产周期。且采用镶嵌件加垫圈的形式获得铸件表面内凹的机械连接用螺纹孔，此内凹结构能够保证高精度部件（例如直线导轨）不与镶嵌件端面接触，由于镶嵌件热膨胀系数大于矿物铸件，温度变化后镶嵌件产生相对于矿物铸件更大的变形，因此方法获得铸件表面内凹的结构能够保证镶嵌件不与高精度部件接触，也就避免了镶嵌件由于温度变化造成变形后对高精度部件的影响，进而也就提高了产品的精度。
（2）本发明采用花岗岩和环氧树脂胶结料为主要原料，具有耐腐蚀的优点，因此导轨磨床的基础构件的非加工面无需涂装处理，避免环境污染，降低制造成本，同时也消除了基础构件锈蚀对整机产品寿命的影响；
（3）本发明提供的导轨磨床基础构件密度是灰铸铁的1/3（约为2.6-2.7g/cm³），采用实心结构后具有较高的质量刚性比，其固有频率比灰铸铁高17%，同时其阻尼系数是灰铸铁的10倍，具有更优秀的动态特性；
（4）本发明公开的制备方法所采用的原料可以是废弃的花岗岩，制造过程无任何污染与废弃物排放，而且相比灰铸铁二氧化碳排放量降低90%以上。
附图说明
图1为传统的导轨磨床基础构件的结构示意图；
图2为本发明采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的结构示意图；
图3为本发明采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具结构示意图；
图4为本发明采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具组装示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图2所示的一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件，包括床身1、立柱2和横梁3，所述立柱2平行设于床身1的两侧，横梁3设于两根立柱2的顶端，床身1、立柱2和横梁3构成门字形结构，所述床身1、立柱2和横梁3均为实心结构，床身1、立柱2和横梁）均为矿物铸件材质。
实施例2：
如图3~4所示的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，包括底板4及垂直于底板的若干侧模板5，所述侧模板5通过PVC管包裹的螺栓6连接内部具有凹槽的镶块7，所述镶块7顶部设有容纳顶头8的通孔；所述侧模板5内表面通过一号螺栓9连接镶嵌件10，镶嵌件10与侧模板5之间设有一片垫圈11，所述一号螺栓与侧模板连接处高度大于PVC管与侧模板连接处，所述底板上设有对侧模板进行定位的台阶。
实施例3：
参考实施例2，所述垫圈为尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯材质。
实施例4：
参考实施例2，PVC管包裹的螺栓与侧模板的一种优选连接方式，所述侧模板5开设有通过一号定位芯12的一号通孔，镶块7近侧模板处侧壁开设有通过二号定位芯13的二号通孔，PVC管包裹的螺栓6同时穿过一号定位芯12、二号定位芯13进行侧模板5与镶块7的固定，所述一号定位芯12与PVC管包裹的螺栓6靠近的一端设有一圈抵住侧模板5的凸起，所述二号定位芯13与PVC管包裹的螺栓6靠近的一端设有凸边，凸边与镶块7通过二号螺栓14固定。
实施例5：
采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备方法，包括以下步骤：
（1）安装镶嵌件至侧模板：将镶嵌件通过一号螺栓固定至侧模板的内表面，镶嵌件与侧模板之间夹设垫圈，以实现脱模后产品表面镶嵌件内凹的目的；
（2）组装模具：模具采用底板及垂直于底板的若干侧模板焊接成钢模结构，侧模板通过PVC管包裹的螺栓连接镶块，底板上设有对侧模板进行定位的台阶；底板及侧模板内表面与矿物铸料接触，其表面粗糙度不大于Ra1.6，保证产品脱模后表面精度达到0.1~0.3mm/m；
（3）铸料浇铸：将矿物铸件置于步骤2组装好的模具中，进行高频率振动，选择振动频率3000-6000次/分钟，振动加速度7~10G，以消除搅拌过程中产生的气泡，进而消除产品内部缺陷，提高材料密实度；
（4）热处理：将步骤3所得半成品连同模具置入加热炉中进行热处理，炉温55~65℃，保温10~20h，使矿物铸件固化，待降至室温之后取出产品即可。

Claims (8)

1.一种采用矿物铸件的导轨磨床基础构件，包括床身（1）、立柱（2）和横梁（3），所述立柱（2）平行设于床身（1）的两侧，横梁（3）设于两根立柱（2）的顶端，床身（1）、立柱（2）和横梁（3）构成门字形结构，其特征在于，所述床身（1）、立柱（2）和横梁（3）均为实心结构，床身（1）、立柱（2）和横梁（3）均为矿物铸件材质。
2.根据权利要求1所述的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件，其特征在于，所述床身底部设有若干内凹结构（101），内凹结构处于同一直线上。
3.权利要求1所述采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，其特征在于，包括底板（4）及与底板相连的若干侧模板（5），所述侧模板（5）通过PVC管包裹的螺栓（6）连接内部具有凹槽的镶块（7），所述镶块（7）顶部设有容纳顶头（8）的通孔；所述侧模板（5）内表面通过一号螺栓（9）连接镶嵌件（10），镶嵌件（10）与侧模板（5）之间设有一片垫圈（11）。
4.根据权利要求2所述的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，其特征在于，所述垫圈为尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯材质。
5.根据权利要求3或4所述的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，其特征在于，所述侧模板（5）开设有通过一号定位芯（12）的一号通孔，镶块（7）近侧模板处侧壁开设有通过二号定位芯（13）的二号通孔，PVC管包裹的螺栓（6）同时穿过一号定位芯（12）、二号定位芯（13）进行侧模板（5）与镶块（7）的固定，所述一号定位芯（12）与PVC管包裹的螺栓（6）靠近的一端设有一圈抵住侧模板（5）的凸起，所述二号定位芯（13）与PVC管包裹的螺栓（6）靠近的一端设有凸边，凸边与镶块（7）通过二号螺栓（14）固定。
6.根据权利要求5所述的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的制备模具，其特征在于，所述底板上设有对侧模板进行定位的台阶。
7.制备权利要求1所述的采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）安装镶嵌件至侧模板：将镶嵌件通过一号螺栓固定至侧模板的内表面，镶嵌件与侧模板之间夹设垫圈，以实现脱模后产品表面镶嵌件内凹的目的；
（2）组装模具：模具采用底板及与底板连接的若干侧模板焊接成钢模结构，侧模板通过PVC管包裹的螺栓连接镶块，底板上设有对侧模板进行定位的台阶；底板及侧模板内表面与矿物铸件接触，其表面粗糙度不大于Ra1.6，保证产品脱模后表面精度达到0.1~0.3mm/m；
（3）铸料浇铸：将矿物铸件置于步骤2组装好的模具中，进行振动，选择振动频率3000-6000次/分钟，振动加速度7~10G，以消除搅拌过程中产生的气泡，进而消除产品内部缺陷，提高材料密实度；
（4）热处理：将步骤3所得半成品连同模具置入加热炉中进行热处理，炉温55~65℃，保温10-20h，使矿物铸件固化，待降至室温之后取出产品即可。
8.根据权利要求7所述的制备采用矿物铸件的导轨磨床基础构件的方法，其特征在于，所述步骤（3）中矿物铸件包括花岗岩颗粒和环氧树脂。
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