[发明专利]智能应力传感型复合材料机床床身及其制备方法

说明书

本发明公开了一种智能应力传感型复合材料机床床身及其制备方法，所述的机床床身结构为高性能复合材料，由如下比例的原料混合铸造而成：6‑12重量份的环氧树脂，1‑4重量份的固化剂，0.5‑3重量份的稀释剂，15‑20重量份的填充料，20‑40重量份的石英砂，40‑70重量份的碎石料，0.001‑10重量份的应力传感颗粒。通过本发明提供的原料配方和制备方法制得的复合材料机床床身，具有强度高、形变小、尺寸稳定性好、热稳定性好、生产效率上实现大幅提升等优点，实现了通过与应力传感颗粒复合使床身获得准确的应力分布，并且将成本控制在市场能接受的范围内。

技术领域

本发明涉及一种智能应力传感型复合材料机床床身及其制备方法。

背景技术

床身是机床最重要的基础部件，是机床各项几何精度的测定基准，作为整机基座时，其他零部件搭载其上工作。数控机床的基础大件在铸造过程中，由于结构复杂以及铸造技术等因素的影响，导致内部产生残余应力，从而影响机床精度。准确获得床身的应力分布是对机床精度保持性进行合理评估的重要途径之一。目前，国产机床在服役过程中普遍暴露出精度保持性差的问题，已成为制约其竞争力的瓶颈，同时大多数机床床身是由铸铁材料制造而成，其动态特性远不能满足精密机床日益发展的需求，在抗振性能、热稳定性能、生产周期、耐腐蚀性等关键指标上亟需提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种强度高、形变小、尺寸稳定性和耐温性好的智能应力传感型复合材料机床床身及其制备方法，加入力致发光传感颗粒实现光学方式检测应力分布反馈铸件设计。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种智能应力传感型复合材料机床床身的制备方法，由如下重量份的原料混合制备得到：

6-12重量份的环氧树脂，

2-4重量份的固化剂，

0.5-3重量份的稀释剂邻苯二甲酸二丁酯，

15-20重量份的填充料，粒度为0.1-500μm；

20-40重量份的石英砂，粒度为1-3mm；

40-70重量份的碎石料，外径3-20mm，尺寸小于机床壁厚的五分之一；

0.001-10重量份的应力传感颗粒，所述的应力传感颗粒为力致发光颗粒，包括CaZnOS:Mn,和SrZnOS:Mn，粒度为5-50μm；

制备步骤如下：

1) 称量环氧树脂、稀释剂和固化剂，搅拌混匀制得胶凝剂液体；

2) 将碎石料、填充料和石英砂混合，加入胶凝剂液体后，在行星搅拌机中搅拌1-10分钟，直至看不到干燥填充料为止，制得混合料；

3) 将模具固定在振动台上，涂抹脱模剂硅油，将搅拌好的混合料倒入模具进行振动，直至没有气泡排出为止；

4) 将模具从振动台卸下，保持室温及干燥，放置48小时后拆模，制得机床床身；

其中，应力传感颗粒通过外部掺杂的方法加入到步骤2)的碎石料、填充料和石英砂中混合；或者应力传感颗粒通过与胶凝剂液体混合，涂覆在步骤４）制得的机床床身，形成应力传

感光学涂层。

所述固化剂为乙二胺和酚醛胺中的至少一种。

所述填充料为石英粉和三氧化二铝粉末中的至少一种。

所述碎石料包括鹅卵石、碎石块、陶瓷块。

所述应力传感颗粒的涂覆比例为占涂层成分重量百分比的10-80%。

一种智能应力传感型复合材料机床床身，采用所述的方法制备得到。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

通过本发明提供的原料配方和制备方法制得的应力传感型复合材料机床床身，具有强度高、形变小、尺寸稳定性好、热稳定性好、生产效率实现大幅提升等优点，可广泛用于机床床身。