專利名稱：加工機(jī)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加工工件的加工機(jī)器，所述工件優(yōu)選至少部分地由木材、 木質(zhì)材料、塑料、金屬等制成，并且具有至少一個支撐機(jī)器零件和與所述支 撐機(jī)器零件連接的至少一個加工單元，其中支撐機(jī)器零件至少部分地由混凝 土制成。在此，在本發(fā)明的框架內(nèi)，混凝土應(yīng)當(dāng)被理解為礦物結(jié)合的，尤其 還是水泥質(zhì)混凝土。
背景技術(shù)：
上述類型的加工機(jī)器廣泛地應(yīng)用于家具和建筑部件工業(yè)和多種其他工業(yè) 分支中的工件的加工和制造。這些機(jī)器的加工單元通常設(shè)置在支撐機(jī)器零件 上，所述支撐機(jī)器零件傳統(tǒng)上由鋼或鋼板制成。與此有關(guān)的加工機(jī)器的加工 速度和動力的增長導(dǎo)致支撐機(jī)器零件的振動特性變得越來越重要。
針對該背景，建議用礦物鑄件(mineral casting)制造作為必要承載(支 撐)機(jī)器零件的機(jī)床床身，所述礦物鑄件為合成粘結(jié)劑和添加劑的混合物(例 如見文獻(xiàn)DE20 2006 019 323 U1)。然而，礦物鑄件所必需的合成粘結(jié)劑難 于加工并且伴隨著高成本。
此外，作為可選方案，近來也已經(jīng)使用了全部或部分由混凝土構(gòu)成的機(jī) 床床身。例如，DE3734 895A1公開了用于內(nèi)圓磨床的混凝土框架，其具有 橫截面構(gòu)造為雙重雙T形梁(dualdouble-T-beam)的混凝土床身。然而，結(jié) 果證明己知的混凝土框架由于隨時間變化的收縮變形而彎曲，使得出現(xiàn)工件 的精(平面磨削)加工中不期望的尺寸誤差。甚至在DE 37 34 895 Al中提到 的混凝土澆鑄(concrete-cast)鋼架對于所述缺點(diǎn)也不能改變什么，更甚的是 這些鋼架導(dǎo)致了混凝土框架的復(fù)雜構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種通用類型的加工機(jī)器，所述加工機(jī)器具 有低尺寸偏差的簡單構(gòu)造并且制造廉價。
4根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)權(quán)利要求1的加工機(jī)器和根據(jù)權(quán)利要求8的加工 機(jī)器的制造方法來實現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的特別地優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要 求中進(jìn)行了限定。本發(fā)明基于的觀點(diǎn)是，構(gòu)造至少部分由混凝土制成的承載 (支撐)機(jī)器零件，以便大大地消除收縮變形從而不會出現(xiàn)必須通過復(fù)雜的 構(gòu)造來補(bǔ)償?shù)姆醋饔昧?。針對該背景本發(fā)明預(yù)想到，在通用類型的加工機(jī)器
中，承載機(jī)器零件的混凝土由具有至多0.30的水灰比(water-binderratio)的
混凝土形成。
這樣，可以確保在混凝土凝結(jié)和硬化時，混凝土中的水的總量幾乎在相 對短的時間內(nèi)已經(jīng)被凝結(jié)(限制)，使得包含在混凝土中的、作為導(dǎo)致收縮的 主要原因的水被大量地去除。這導(dǎo)致本發(fā)明的平面磨削設(shè)備的基座主體在基 座主體制造后的早期僅具有很小的收縮變形，使得根本不會產(chǎn)生畸變 (distortion)現(xiàn)象或其他尺寸偏差。應(yīng)該注意到，為了實現(xiàn)該結(jié)果，不需要 諸如鋼架等的輔助的安裝或推動(urging)設(shè)備。
在加工中證明，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，如果支撐機(jī)器零件的混凝 土具有至多0.25、優(yōu)選至多0.20的水灰比，則混凝土的收縮趨勢能夠再次不 成比例地減小。
為了實現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，可選擇地或除了本發(fā)明的水灰比以外可以預(yù)想到承 載機(jī)器零件的混凝土具有至少15Mpa的彎曲抗拉強(qiáng)度(bending tensile strength)。因此，產(chǎn)生了用于承載機(jī)器零件的全新的設(shè)計可能性。例如，由 于本發(fā)明的另一個實施例的混凝土成分，還能夠放棄諸如鋼筋條等條形加強(qiáng) 插入物的利用。這里，"條形加強(qiáng)插入物"應(yīng)該被理解為對于機(jī)器零件的靜和/ 或動載荷量作出可數(shù)的貢獻(xiàn)的加強(qiáng)件。用于運(yùn)輸目的、局部載荷施加等的所 謂的"構(gòu)造上的加強(qiáng)件"或輔助加強(qiáng)件不屬于加強(qiáng)插入物。通過放棄加強(qiáng)插入 物，基座主體的構(gòu)造進(jìn)一步被簡化并且造成對基座主體的極高的設(shè)計自由度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，如果混凝土具有至少20Mpa、優(yōu)選至少 25Mpa的彎曲抗拉強(qiáng)度，則上面的描述尤其正確。為了同時確保承載部件的 高強(qiáng)度和耐久性，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例可以預(yù)想到，承載部件的混凝 土包括纖維、尤其金屬纖維和/或合成纖維。應(yīng)該注意到的是，在本發(fā)明的框 架內(nèi)，可以利用由各種各樣的材料構(gòu)成的纖維。
尤其優(yōu)選的是承載部件的混凝土具有至少90Mpa、優(yōu)選至少120Mpa， 更優(yōu)選的至少150Mpa的抗壓強(qiáng)度。因此，承載機(jī)器零件還適于高負(fù)荷加工 操作。在本發(fā)明的框架中，承載機(jī)器零件可以涉及通用類型的加工機(jī)器的各種 各樣的機(jī)器零件，其中在許多情況下，也可以是動態(tài)加載機(jī)器零件。在一些 應(yīng)用中，機(jī)器零件的關(guān)于混凝土的發(fā)明構(gòu)造還適用于外殼零件等。然而，根 據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，可以預(yù)想到承載機(jī)器零件形成了選自由機(jī)床床身、 支架(底座)、懸臂、剛架橫梁、控制臺、基座支架和殼體組成的組中的機(jī)器 零件。發(fā)明人已經(jīng)意識到由特定混凝土制成的這些機(jī)器零件的發(fā)明構(gòu)造使得 上述優(yōu)點(diǎn)尤其顯著，也就是說以低價提供了具有簡單構(gòu)造、低尺寸偏差和高 耐久性的機(jī)器零件。
在權(quán)利要求8中限定了一種制造根據(jù)本發(fā)明的加工機(jī)器的尤其有利的方 法。其特征在于承載(支撐)機(jī)器零件在澆鑄混凝土后被熱處理并且隨后將 其與加工單元相連接。首先，混凝土的熱處理使得可以進(jìn)一步改善硬化的混
凝土的收縮特性，以使機(jī)器零件的尺寸精度和耐久性因此被最優(yōu)化。而且， 混凝土的強(qiáng)度也能夠被增加。最后但并不是最不重要的，由于熱處理，制造 機(jī)器零件必要的時間能夠被縮短，不僅帶來了時間方面的優(yōu)勢而且減少了必 要的框架模型和其他輔助裝置的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個實施例，可以預(yù)想到根據(jù)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1045-1 (DIN 1045-1)執(zhí)行熱處理，以使熱處理后的混凝土的收縮度(收縮值)為 最終收縮度(最終收縮值)的至少90%、優(yōu)選為至少95%。因此，熱處理后 混凝土的收縮在很大程度上終止變得可能，以使在將承載機(jī)器零件連接到加 工單元上后僅僅產(chǎn)生可忽略不計的收縮變形。因此，作為材料的混凝土進(jìn)入 迄今僅對金屬支架保留的尺寸精度的區(qū)域。
為了實現(xiàn)混凝土的特別有效的并且同時柔和的熱處理，本發(fā)明的另一個 實施例預(yù)想到在70。C至12(TC的范圍內(nèi)、優(yōu)選在80。C至IO(TC的范圍內(nèi)的溫 度下執(zhí)行熱處理。因此，接著產(chǎn)生對收縮特性特別有效的改善而不會引起混 凝土中不期望的裂紋形成或缺陷形成。
而且，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，結(jié)果證明執(zhí)行熱處理持續(xù)至少24 小時并且優(yōu)選至少36小時是有利的。因此，接著不僅僅產(chǎn)生了快速的制造處 理，而且也產(chǎn)生了對收縮特性柔和且有效的改善以及增加了負(fù)荷容量。


圖1示意性地示出了作為本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的加工機(jī)器的立體
圖2示意性地示出了作為本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的加工機(jī)器的立體圖。
具體實施例方式
下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
在圖1中以立體圖的方式示意性地示出了作為第一優(yōu)選實施例的加工機(jī) 器l。在本實施例中，加工機(jī)器l為用于加工由諸如木材、木質(zhì)材料、塑料、 金屬等各種材料制成的工件的平面磨床。為此，加工機(jī)器1包括在圖1中僅 僅示意性地示出的加工單元14。例如，加工單元14可以為圓周無端磨削裝 置(circumferential endless grinding means)或其他適當(dāng)?shù)哪バl設(shè)備。
而且，應(yīng)當(dāng)注意到的是在本發(fā)明的框架內(nèi)，不限制加工類型或待加工工 件的類型。例如，加工機(jī)器也可以是鉆床或銑床、封(膠合)邊機(jī)、激光加 工機(jī)器或?qū)⑦@些和其他加工操作結(jié)合的加工中心。而且，例如，可以是圖1 所示的固定式機(jī)器，也可以是貫穿進(jìn)給機(jī)器，在貫穿進(jìn)給機(jī)器中工件在輸送 的方向上在適當(dāng)?shù)妮斔脱b置上被輸送并且在輸送操作的過程中被加工。
在本實施例中，被構(gòu)造為在加工期間夾持或輸送待加工工件(未示出) 的工件夾具16被設(shè)置在加工單元14下方。在本實施例中，工件夾具16也可 以是在加工單元14下面輸送工件的輸送帶。
在本實施例中，加工單元14安裝在支架12上，因此支架12用作加工單 元14的承載(支撐)機(jī)器零件。支架12由混凝土制成，下面將詳細(xì)描述混 凝土的性能。
支架12通過虛線所示的殼體4連接到在本實施例中也是由混凝土制成的 機(jī)床床身2。盡管機(jī)床床身2的混凝土和支架12的混凝土可以具有不同性能， 但在本實施例中它們原則上被設(shè)計為具有相同的性能，如下文所述。
所述混凝土為礦物結(jié)合的，尤其也是水泥質(zhì)混凝土，即不是例如所謂的 "聚合混凝土"。因此，盡管混凝土還可以包括例如鑄造時改善其流動特性的 各種合成添加劑，但所述混凝土基本上沒有聚合物粘結(jié)劑(polymeric binders )。
7混凝土的發(fā)明特性是其具有至多0.30的低水灰比和至少15Mpa的高彎 曲抗拉強(qiáng)度。水灰比被定義為有效含水量的質(zhì)量(kg)和相關(guān)粘結(jié)劑含量的 質(zhì)量(kg)之間的比?？梢栽诶庵卧囼烍w上進(jìn)行的四點(diǎn)彎曲試驗的框架內(nèi) 確定彎曲抗拉強(qiáng)度，例如通過在德國混凝土協(xié)會(German concrete association) (DeutscherBetonverein)的指南中定義的四點(diǎn)彎曲試驗來確定彎 曲抗拉強(qiáng)度。
在本實施例中，混凝土可以具體地具有大約0.18的水灰比和大約30Mpa 的彎曲抗拉強(qiáng)度?；炷恋牧硪粋€重要的材料參數(shù)為其抗壓(爆破)強(qiáng)度， 在本實施例中抗壓(爆破)強(qiáng)度為至少150Mpa，其中混凝土的抗壓強(qiáng)度被 定義為根據(jù)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1045-1的抗壓強(qiáng)度的測量值。
對于實現(xiàn)這些強(qiáng)度值的一個貢獻(xiàn)是在本實施例中混凝土包括纖維，諸如 金屬纖維、合成纖維或其他適當(dāng)?shù)睦w維。因此，不僅僅增加了混凝土的強(qiáng)度 值，而且混凝土也不易于破裂、具有改善的收縮特性和增強(qiáng)的耐久性。而且， 在混凝土中設(shè)置纖維有助于減小在承載機(jī)器零件中的諸如肋狀加強(qiáng)鋼條的條 形加強(qiáng)插入物的必要性，使得根據(jù)本申請和混凝土的特性，在很多情況下可 以完全放棄這樣的加強(qiáng)插入物。然而，在這些情況下，可以存在構(gòu)造上的加 強(qiáng)件，例如在運(yùn)輸期間保護(hù)承載機(jī)器零件或者提供局部載荷施加點(diǎn)。
通過所利用的混凝土的特殊的性能，本發(fā)明可以制造由混凝土制成的各 種各樣的承載(可能非承載)機(jī)器零件，諸如例如圖l所示的機(jī)床床身或圖 1中所示的支架，而且也可以制造諸如剛架橫梁、控制臺、基座支架、外殼 零件等其他部件，盡管這些未在圖中示出。
這里討論的混凝土、尤其是纖維性混凝土的制造和加工原則上是本領(lǐng)域 已知的并且因此是技術(shù)人員已知的，并且在原則上對應(yīng)于在建筑(結(jié)構(gòu)工程 學(xué))領(lǐng)域中使用的方法。因此，例如，可以根據(jù)Deutscher Ausschufi fiir Stahlbeton (德國鋼筋混凝土委員會)的題目為"Stahlfaserbeton"(纖維增強(qiáng)型 混凝土) (2005年4月的第21項草案)的指南執(zhí)行纖維性混凝土的制造。關(guān) 于混凝土的制造和加工，同樣可以求助于Francais de Genie Civile協(xié)會的題目 為"關(guān)于超高性能纖維增強(qiáng)型混凝土的暫行條例"(2002)的出版物。
考慮到這些已知的基本原理，圖1中所示的加工機(jī)器的制造可以如下進(jìn) 行。首先，制造具有上述水灰比并且被構(gòu)造為當(dāng)硬化時其成分具有25Mpa的 彎曲抗拉強(qiáng)度的新拌混凝土。然后，混凝土被澆鑄成用于機(jī)床床身2或支架 12的適當(dāng)?shù)哪Ｐ筒⑶冶M可能地壓實。其后，混凝土通過在80'C至100'C的范圍內(nèi)的溫度下存儲24至36小時 而在未示出的一個設(shè)備中經(jīng)受熱處理。在該熱處理的過程中，混凝土快速地 硬化，包含在新拌混凝土中的水幾乎完全與粘結(jié)劑凝結(jié)或甚至在某種程度上 蒸發(fā)。這樣，在熱處理后混凝土的收縮已經(jīng)在很大程度上終止。
因此，承載機(jī)器零件已經(jīng)可以從模型中取出并且在所需時間點(diǎn)直接或間 接與機(jī)器零件以及與至少一個加工單元14相連接以形成加工機(jī)器1。
在圖2中以立體圖的方式示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例 的另一個加工機(jī)器l。圖2中示出的實施例與第一實施例的區(qū)別在于，首先， 其不是磨床而是加工中心。因此，圖2中示出的加工機(jī)器包括設(shè)置在基座主 體2上的加工臺26，例如以也可以由或用混凝土零件制成的己知的控制臺的 形式。
此外，導(dǎo)向裝置28設(shè)置在基座主體2上，懸臂22以使得懸臂22沿導(dǎo)向 裝置28可平移的方式設(shè)置在導(dǎo)向裝置28上。加工單元24以使得加工單元 24沿懸臂22可平移的方式設(shè)置在懸臂22上。例如，加工單元可以為加工心 軸，其中各種加工工具或加工成套裝置可以根據(jù)需要被替換。這樣，設(shè)置在 加工臺26上的工件可以通過加工單元24以各種方式被加工。
除了機(jī)床床身2以外，在本實施例中懸臂22也由混凝土制成，其中混凝 土具有與在上述第一實施例中的相同的性能。這樣，在兩個實施例中，能夠 獲得新穎的加工機(jī)器，其具有低尺寸偏差、制造簡單便宜并且允許甚高動態(tài) 的加工操作。
關(guān)于根據(jù)上述實施例由混凝土制成的承載機(jī)器零件2、 12和22，應(yīng)當(dāng)注 意到這些零件顯示為一體制成的混凝土零件。然而，應(yīng)當(dāng)注意到的是由混凝 土制成的承載機(jī)器零件還可以構(gòu)造為若干零件并且可以為混合部件，即其中 混凝土主體與諸如鋼梁等其他部件連接的部件。因此，可以將若干混凝土部 件和/或其他零件膠合在一起。同樣，由混凝土制成的承載機(jī)器零件可以具有 例如由鋼制成的并且被設(shè)置在混凝土中的各種安裝和錨固點(diǎn)。其示例為圖1 和圖2中示出的錨固點(diǎn)6，外殼4、加工臺26或其他部件可以連接到錨固點(diǎn) 6上。
權(quán)利要求
1、一種用于加工工件的加工機(jī)器(1)，所述工件至少部分由木材、木質(zhì)材料、塑料、金屬等制成，所述加工機(jī)器(1)包括至少一個承載機(jī)器零件(2、12、22)和與所述承載機(jī)器零件相連接的至少一個加工單元(14、24)，其中所述承載機(jī)器零件(2、12、22)至少部分地由混凝土制成，其特征在于，所述承載機(jī)器零件(2、12、22)的混凝土由具有至多0.30的水灰比和/或至少15Mpa的彎曲抗拉強(qiáng)度的混凝土形成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載機(jī)器零件(2、 12、 22)的混凝土具有至多0.25、優(yōu)選至多0.20的水灰比。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載機(jī)器零 件(2、 12、 22)的混凝土具有至少20Mpa、優(yōu)選至少25Mpa的彎曲抗拉強(qiáng) 度。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載 機(jī)器零件(2、 12、 22)的混凝土可以沒有條形加強(qiáng)插入物。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載 機(jī)器零件(2、 12、 22)的混凝土包括纖維，尤其是金屬纖維和/或合成纖維。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載 機(jī)器零件(2、 12、 22)的混凝土具有至少90Mpa、優(yōu)選至少120Mpa、更優(yōu) 選為至少150Mpa的抗壓強(qiáng)度。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工機(jī)器，其特征在于，所述承載 機(jī)器零件(2、 12、 22)形成選自由機(jī)床床身(2)、支架(12)、懸臂(22)、 剛架橫梁、控制臺、基座支架和外殼組成的組中的機(jī)器零件。
8、 一種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工機(jī)器(1)的方法， 包括以下步驟利用具有至多0.30、優(yōu)選至多0.25的水灰比的混凝土制造承載機(jī)器零件 (2、 12、 22)，熱處理所述混凝土，以及將所述承載機(jī)器零件(2、 12、 22)與加工單元(14、 24)連接在一起。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1045-1， 在熱處理之后所述混凝土的收縮度為最終收縮度的至少90%、優(yōu)選至少95%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在7(TC至120。C的 范圍內(nèi)、優(yōu)選在8(TC至IO(TC的范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行熱處理的步驟。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8至IO中任一項所述的方法，其特征在于，熱處理的 步驟被執(zhí)行至少24小時并且優(yōu)選至少66小時的時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加工工件的加工機(jī)器(1)，所述工件優(yōu)選至少部分地由木材、木質(zhì)材料、塑料、金屬等制成，所述加工機(jī)器(1)包括至少一個承載機(jī)器零件(2、12、22)和連接到所述承載機(jī)器零件上的至少一個加工單元(14、24)，其中所述承載機(jī)器零件(2、12、22)至少部分地由混凝土制成。本發(fā)明的加工機(jī)器的特征在于所述承載機(jī)器零件(2、12、22)的混凝土由具有至多0.30的水灰比和/或至少15MPa的彎曲抗拉強(qiáng)度的混凝土形成。
文檔編號B28B11/00GK101607368SQ200910134450
公開日2009年12月23日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者漢斯-貝恩德·洪普, 馬丁·塞特萊 申請人:布特費(fèi)林研磨技術(shù)有限公司;豪邁木加工系統(tǒng)股份公司