机床灌胶工艺创新及实施

郝胜杰 姚怡平

摘 要：随着经济快速发展，特别是基础加工业的飞速发展，各行各业对于数控机床的需求越来越大，也由此引导了一大批新工艺、新方法在数控机床生产过程中的应用，其中灌胶技术就是近几年来应用较为广泛的一种实用新型工艺技术。

关键词：灌胶技术；工艺；实施

1.定位胶灌胶工艺

在机床生产过程中，设计及装配人员经常会遇到机床零部件的固定连接和定位问题。为了达到零部件精度要求，同时还要保持精度的长期稳定性，这需要工件既要满足横向、纵向及垂直的精度要求，又要使接触面积均匀，达到75%以上，需要进行结构定位。

传统的结构定位主要依靠机械方法定位，一般需对零部件先进行精加工，然后再进行刮研处理，或经多次拆装来达到要求，在精度完全调整好后还要配装销钉，或者在零件平面间设计楔铁进行调整，再用螺栓锁死。这种操作方式效率低下，而且难以检验，容易导致装配质量不可靠。

最近几年在国内外机床行业中广泛的应用了定位胶技术，满足了机床生产厂家高精、高速、高稳定性的需求。

定位胶技术采用高强度定位胶对调整好精度的零部件结合面进行灌胶固定，操作简单、调整方便、降低装配难度，增大结构结合面，越来越多的被应用于例如平面结构的无销钉定位、大尺寸齿圈导轨的定位、轴套与箱体的结构定位、直线导轨的定位中。

2.灌胶技术的工艺方案

在生产过程中，各部件在完成部装后在用户方的安装调整顺序主要分为以下几步：

（1）底座的安装及调平；

（2）床身的安装及调平；

（3）立柱在床身及滑座上的调整及安装；

（4）横梁的安装及调平等；

其中立柱在床身及滑座上的调整难度较大，且对后续的横梁精度及机床工作精度影响较大。

在传统安装过程中，是在机床各部件进行装配后，然后进行机床总装调试，并检测立柱和横梁的几何数据，此时立柱的前倾、后仰数据仅为调试数据，为下一工序的滑座（立柱下）返修提供数据支持，根据检测结果对比要求的设计值对滑座进行返修。此返修工序对生产装配有几项要求：

1）有此返修加工能力的机床；

2）所提供的返修加工数据准确无误；

3）不能影响下一步装配周期。

这种返加工工序拖长机床的生产周期，不能很好的保证机床的安装质量。

采用定位胶技术可以很好的解决以上的问题，其工艺方法如下：

（1）胶层厚度

经过研究和模拟试验测试，并查阅相关资料，此类定位胶的成分和种类，其胶层厚度对胶层的最终物理性能有较大影响，间隙在1.5～2mm的胶层厚度其物理性能较为理想，接触面积大，抗压强度≥120MPa，固化收缩率0.06～0.08%，能够满足使用要求，因此我们确定在项目机床的立柱和滑座中间灌注2mm的胶层厚度。

图2.2胶层示意图

（2）调整方案

本文所研究的机床立柱部件、横梁部件、刀架及升降设备等件的重量，使滑座与立柱结合面受力达到500～800余吨，如何在两部件结合面中间调整出2mm的间隙方案如下：

在注胶腔位置粘结3mm厚胶条，内圈放置调整垫铁、外圈放置楔铁

图2.3 注胶腔方案图

方案优点：第一可以避免在外圈复杂区域内放置调整垫铁的问题，第二结合面以下重量由内圈调整垫铁、外圈楔铁和定位胶层共同负载（注胶后使用过程中主要由胶层受力），第三调整垫可以调整立柱前倾后仰数据，应用价值较大。因此，我们选用该方案进行此次灌胶操作，共计在滑座体内圈表面加工垫铁槽12个，外圈表面加工楔铁槽8个，设计胶腔27个。

（3）胶层受力

本文设计的27个胶腔总面积为：3425825mm2；

立柱左侧胶层面积：784237mm2；

立柱前侧胶层面积：1013811mm2；

立柱左前点胶层面积：671737mm2；

设计承载立柱部件重332吨，横梁部件重92.8吨，以及刀架、升降设备等件共计550吨；

平均载荷：

左侧最大载荷：

前侧最大载荷：

极限载荷：

机床集中于胶层的极限载荷为8.642MPa，远远小于定位胶的抗压强度，而且立柱与滑座四周方向均布90个M36的紧固螺钉，因此胶层不会承受拉力，安全余量很大，可以满足机床的承重需求。

（4）灌胶方案

图2.4灌胶方案示意图

胶腔的注胶方案采取每个胶腔加两个胶孔，一进一出的方法进行注胶如图所示，两胶孔均靠近胶腔边线，注胶孔较出胶孔深靠近胶内部，出胶孔靠近胶腔边缘，注胶时有利于填满整个胶腔。共计在滑座大件表面加工注胶孔27个，出胶孔27个。

3.灌胶技术的试验使用

为保证此次灌胶工艺技术在项目机床上得到成功运用，并获得第一手的使用经验数据，我们选取了正在安装的机床进行了试验应用。

3.1灌胶实施过程

3.1.1零部件清理

清理立柱与滑座结合面；在立柱下底面上喷涂“脱模剂”（距四周各边约400范围内），以便于拆卸；在立柱与滑座四周和注胶孔与出胶孔周围喷涂脱模剂，便于清除表面固化后的定位胶；在滑座上表面上划线，按图纸尺寸用“瞬干胶”粘结“橡胶密封条”，要求密封腔体闭合良好；在定位胶腔体内的螺栓孔周围粘结“O型密封垫”。

3.1.2立柱调整

在滑座内圈开槽处，均匀放置12个调整楔铁，预调垫铁高度一致，并高出滑座上表面2mm；吊装立柱于内圈楔铁上；天车勾吊立柱，使立柱平稳支撑在垫铁和楔铁上，调整内圈楔铁使立柱后仰、右倾值达到设计要求；预紧立柱与滑座四周紧固螺钉；按此时立柱的位置调整外圈的8个立柱定位楔铁，并对楔铁与立柱的结合面进行配刮，要求接触点数达到6～8点/25×25mm2，达到要求后把紧楔铁端头螺钉；

3.1.3实施灌胶

调胶：取出定位胶，将A组胶先搅拌均匀后，再将B组胶倒入，搅拌均匀；将搅拌均匀的定位胶导入胶筒，推入尾塞，膠筒出胶口向上，使胶流向底部后，将胶嘴切开，安装注胶尖嘴并装入注胶枪，排除胶筒上部空气；通过注胶孔将定位胶缓慢注入，当出胶孔出胶后停止注胶，并继续保持半分钟左右，以保证填满整个腔体；注胶时要根据胶的性能和操作手册进行。达到操作手册所要求的固话时间后，取下胶堵，检查胶腔内定位胶固化状态，如无异常，均匀紧固把紧固螺钉，复检机床各项几何精度，完成灌胶操作和机床安装。

结论

通过对机床进行了灌胶实验，验证了该项技术的可靠性，提出了灌胶工艺方案，缩短了生产周期，提高了立柱定位精度和定位质量。

参考文献

[1] 孔伟，沐金锁.灌胶技术在机床装配上的应用[J].制造技术与机床，2009，09.