機床灌膠工藝創新及實施

郝勝杰 姚怡平

摘 要：隨著經濟快速發展，特別是基礎加工業的飛速發展，各行各業對于數控機床的需求越來越大，也由此引導了一大批新工藝、新方法在數控機床生產過程中的應用，其中灌膠技術就是近幾年來應用較為廣泛的一種實用新型工藝技術。

關鍵詞：灌膠技術；工藝；實施

1.定位膠灌膠工藝

在機床生產過程中，設計及裝配人員經常會遇到機床零部件的固定連接和定位問題。為了達到零部件精度要求，同時還要保持精度的長期穩定性，這需要工件既要滿足橫向、縱向及垂直的精度要求，又要使接觸面積均勻，達到75%以上，需要進行結構定位。

傳統的結構定位主要依靠機械方法定位，一般需對零部件先進行精加工，然后再進行刮研處理，或經多次拆裝來達到要求，在精度完全調整好后還要配裝銷釘，或者在零件平面間設計楔鐵進行調整，再用螺栓鎖死。這種操作方式效率低下，而且難以檢驗，容易導致裝配質量不可靠。

最近幾年在國內外機床行業中廣泛的應用了定位膠技術，滿足了機床生產廠家高精、高速、高穩定性的需求。

定位膠技術采用高強度定位膠對調整好精度的零部件結合面進行灌膠固定，操作簡單、調整方便、降低裝配難度，增大結構結合面，越來越多的被應用于例如平面結構的無銷釘定位、大尺寸齒圈導軌的定位、軸套與箱體的結構定位、直線導軌的定位中。

2.灌膠技術的工藝方案

在生產過程中，各部件在完成部裝后在用戶方的安裝調整順序主要分為以下幾步：

（1）底座的安裝及調平；

（2）床身的安裝及調平；

（3）立柱在床身及滑座上的調整及安裝；

（4）橫梁的安裝及調平等；

其中立柱在床身及滑座上的調整難度較大，且對后續的橫梁精度及機床工作精度影響較大。

在傳統安裝過程中，是在機床各部件進行裝配后，然后進行機床總裝調試，并檢測立柱和橫梁的幾何數據，此時立柱的前傾、后仰數據僅為調試數據，為下一工序的滑座（立柱下）返修提供數據支持，根據檢測結果對比要求的設計值對滑座進行返修。此返修工序對生產裝配有幾項要求：

1）有此返修加工能力的機床；

2）所提供的返修加工數據準確無誤；

3）不能影響下一步裝配周期。

這種返加工工序拖長機床的生產周期，不能很好的保證機床的安裝質量。

采用定位膠技術可以很好的解決以上的問題，其工藝方法如下：

（1）膠層厚度

經過研究和模擬試驗測試，并查閱相關資料，此類定位膠的成分和種類，其膠層厚度對膠層的最終物理性能有較大影響，間隙在1.5～2mm的膠層厚度其物理性能較為理想，接觸面積大，抗壓強度≥120MPa，固化收縮率0.06～0.08%，能夠滿足使用要求，因此我們確定在項目機床的立柱和滑座中間灌注2mm的膠層厚度。

圖2.2膠層示意圖

（2）調整方案

本文所研究的機床立柱部件、橫梁部件、刀架及升降設備等件的重量，使滑座與立柱結合面受力達到500～800余噸，如何在兩部件結合面中間調整出2mm的間隙方案如下：

在注膠腔位置粘結3mm厚膠條，內圈放置調整墊鐵、外圈放置楔鐵

圖2.3 注膠腔方案圖

方案優點：第一可以避免在外圈復雜區域內放置調整墊鐵的問題，第二結合面以下重量由內圈調整墊鐵、外圈楔鐵和定位膠層共同負載（注膠后使用過程中主要由膠層受力），第三調整墊可以調整立柱前傾后仰數據，應用價值較大。因此，我們選用該方案進行此次灌膠操作，共計在滑座體內圈表面加工墊鐵槽12個，外圈表面加工楔鐵槽8個，設計膠腔27個。

（3）膠層受力

本文設計的27個膠腔總面積為：3425825mm2；

立柱左側膠層面積：784237mm2；

立柱前側膠層面積：1013811mm2；

立柱左前點膠層面積：671737mm2；

設計承載立柱部件重332噸，橫梁部件重92.8噸，以及刀架、升降設備等件共計550噸；

平均載荷：

左側最大載荷：

前側最大載荷：

極限載荷：

機床集中于膠層的極限載荷為8.642MPa，遠遠小于定位膠的抗壓強度，而且立柱與滑座四周方向均布90個M36的緊固螺釘，因此膠層不會承受拉力，安全余量很大，可以滿足機床的承重需求。

（4）灌膠方案

圖2.4灌膠方案示意圖

膠腔的注膠方案采取每個膠腔加兩個膠孔，一進一出的方法進行注膠如圖所示，兩膠孔均靠近膠腔邊線，注膠孔較出膠孔深靠近膠內部，出膠孔靠近膠腔邊緣，注膠時有利于填滿整個膠腔。共計在滑座大件表面加工注膠孔27個，出膠孔27個。

3.灌膠技術的試驗使用

為保證此次灌膠工藝技術在項目機床上得到成功運用，并獲得第一手的使用經驗數據，我們選取了正在安裝的機床進行了試驗應用。

3.1灌膠實施過程

3.1.1零部件清理

清理立柱與滑座結合面；在立柱下底面上噴涂“脫模劑”（距四周各邊約400范圍內），以便于拆卸；在立柱與滑座四周和注膠孔與出膠孔周圍噴涂脫模劑，便于清除表面固化后的定位膠；在滑座上表面上劃線，按圖紙尺寸用“瞬干膠”粘結“橡膠密封條”，要求密封腔體閉合良好；在定位膠腔體內的螺栓孔周圍粘結“O型密封墊”。

3.1.2立柱調整

在滑座內圈開槽處，均勻放置12個調整楔鐵，預調墊鐵高度一致，并高出滑座上表面2mm；吊裝立柱于內圈楔鐵上；天車勾吊立柱，使立柱平穩支撐在墊鐵和楔鐵上，調整內圈楔鐵使立柱后仰、右傾值達到設計要求；預緊立柱與滑座四周緊固螺釘；按此時立柱的位置調整外圈的8個立柱定位楔鐵，并對楔鐵與立柱的結合面進行配刮，要求接觸點數達到6～8點/25×25mm2，達到要求后把緊楔鐵端頭螺釘；

3.1.3實施灌膠

調膠：取出定位膠，將A組膠先攪拌均勻后，再將B組膠倒入，攪拌均勻；將攪拌均勻的定位膠導入膠筒，推入尾塞，膠筒出膠口向上，使膠流向底部后，將膠嘴切開，安裝注膠尖嘴并裝入注膠槍，排除膠筒上部空氣；通過注膠孔將定位膠緩慢注入，當出膠孔出膠后停止注膠，并繼續保持半分鐘左右，以保證填滿整個腔體；注膠時要根據膠的性能和操作手冊進行。達到操作手冊所要求的固話時間后，取下膠堵，檢查膠腔內定位膠固化狀態，如無異常，均勻緊固把緊固螺釘，復檢機床各項幾何精度，完成灌膠操作和機床安裝。

結論

通過對機床進行了灌膠實驗，驗證了該項技術的可靠性，提出了灌膠工藝方案，縮短了生產周期，提高了立柱定位精度和定位質量。

參考文獻

[1] 孔偉，沐金鎖.灌膠技術在機床裝配上的應用[J].制造技術與機床，2009，09.