[发明专利]一种高阻尼性机床构件的精密成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻尼性机床构件的精密成型方法，可有效解决聚合物混凝土机床构件因浇铸时的收缩，以及浇铸后的变形所造成的精度不足问题。

背景技术

聚合物混凝土是由改性环氧树脂等材料为胶黏剂，以花岗岩等矿物颗粒为骨料，以石英沙等细颗粒物为填料，所形成的一种新型结构材料。聚合物混凝土因其优良的减震性和高的耐蚀性等优势，已在机床床身制造中获得广泛应用。如弗里茨-斯塔德股份公司的“由聚合物混凝土制造机器零件和机器部件方法”早在1986年即申请中国发明专利（申请号为86100838）。国内也有很多学者对聚合物混凝土材料的强化方法等内容进行了大量研究（如：徐平.钢纤维聚合物混凝土机床基础件静动态力学性能及损伤机理研究.辽宁工程技术大学博士学位论文，2005.11）。用聚合物混凝土制造的机床床身，其振动阻尼性比铸铁床身高，因而可以显著提高机床的加工速度、加工精度、工具寿命等。另外，聚合物混凝土床身是在室温下浇铸成型的，管路、线缆、螺纹紧固件等，可以在浇铸成型时直接铸入其中，因而机床的结构完整性非常好，制造工艺相对简单，设计灵活性大。

然而，聚合物混凝土在浇铸模具中浇铸成型后，由于化学反应等因素，会造成构件尺寸的改变。聚合物混凝土的铸后收缩率一般为0.1～0.3mm/m,这种脱模精度通常难以达到机床构件的精度要求。如果对浇铸成型的机床构件再进行铣削、磨削等机械加工，不仅增加了加工成本，而且势必破坏构件的表面结构，破坏聚合物对矿物颗粒的包裹，使矿物颗粒直接暴露在外，从而影响了材料的吸湿性、耐蚀性等性能。

因此，发明一种聚合物混凝土机床构件的精密成型方法，在不破坏构件表面结构的前提下，来解决聚合物混凝土因浇铸后的尺寸变化所造成的精度不足问题，是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足而提供一种高阻尼性机床构件的精密成型方法。

本发明采取的技术方案为：

一种高阻尼性机床构件的精密成型方法，包括步骤如下：

（1）粗浇铸：通过粗浇铸模具，将以粗骨料为主的聚合物混凝土预先浇铸成型为机床构件主体，对有精度要求的机床构件的表面要少浇铸1～3mm厚的材料，养护至自然强度，脱模；

（2）精浇铸：对于机床构件主体上少浇的1～3mm厚度的表面，用以填料为主的聚合物混凝土再次进行浇铸，浇铸层的厚度为3～6mm；

（3）将表面涂有脱模剂的压块，压向上述的精浇铸层，并挤出多余的聚合物混凝土，从而使机床构件的外形达到尺寸要求，然后将机床构件养护至自然强度，最后移走压块。

或者准备两套模具，即粗浇铸模具和精浇铸模具，（1）粗浇铸模具要比精度要求的机床构件的表面少1～3mm厚，先粗浇铸成型养护至自然强度，脱模；（2）精浇铸模具将根据所要求的机床构件尺寸进行制作，将通过粗浇铸模具预先浇铸成型的机床构件主体，放在精浇铸模具中，机床构件主体与精浇铸模具之间将存在1～3mm的间隙，此间隙用以填料为主的聚合物混凝土再次进行浇铸，即精浇铸，养护至自然强度，脱模。精浇铸方法是，用蠕动泵向该间隙中强力灌注聚合物混凝土，使聚合物混凝土密实地充满间隙。

上述成型方法中步骤（1）所述的以粗骨料为主的聚合物混凝土由骨料和胶黏剂组成，

胶黏剂与骨料的重量比为1：5～12，骨料采用花岗岩颗粒和石英砂。骨料的级配优选是：

粒径13.2mm～16mm的花岗岩颗粒：占骨料总重量的10%；

粒径9.5mm～13mm的花岗岩颗粒：占骨料总重量的10%；

粒径4.75mm～9.5mm的花岗岩颗粒：占骨料总重量的35%；

粒径1.18mm～4.75mm的花岗岩颗粒：占骨料总重量的35%；

粒径小于1.18mm的石英砂：占骨料总重量的10%。

胶黏剂采用双酚A环氧树脂和改性胺固化剂，必要时也可加入适量的稀释剂和增韧剂。双酚A环氧树脂与改性胺固化剂的质量比例范围为3～5：1。胶黏剂的室温粘度控制在500～1200mPas。

上述成型方法中步骤（2）所述的以填料为主的聚合物混凝土由填料和胶黏剂组成，胶黏剂与填料的重量比为1：1～4，填料采用石粉、石英砂和氧化铁粉。填料的级配优选是：

粒径0.3mm～0.6mm的石粉：占填料总重量的50%；

粒径小于0.075mm的石英砂：占填料总重量的40%

粒径小于0.075mm的氧化铁粉，占填料总重量的10%。