数控机床地基基础设计与施工要求.docx
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数控机床地基基础设计与施工要求
数控机床地基基础设计与施工要求
原力智能科技有限公司
1.简介
2.地基允许变形量和变形尺寸
2.1场地
2.2对于地基设计和结构的建议
3.解决（下列问题）办法
震动
温度
环境温度
4.混凝土的选择
5.机床安装,纵向,横向调整
6.地脚螺栓和调整楔块
7.如何进行施工的范例
8.使用”KM2”专用灰浆灌注
9.建议节中有关标准明细表
我们任何时候都愿意为您提供另外的建议书.这建议书是受版权保护不得复制.
1.简介
1.1有了这建议书,我希望能够通过传授我们的经验能够使用户在设计和准备地基过程中得到帮助,因此希望能达到凡德利希科堡机床保证的高精度.
我们的资料是受到注重地基功能的专家们的指导的,对于地基的设计,静态计算以及地基结构应充分信任.特别是当土地环境条件,性质不是那么容易能满足安装这种设备的时候,这一点就更重要了.（地下水,翻走土地,潮气）
1.2下面几项应有用户全面负责,并由负责这几项工作的专家进行检查.
a）要了解场地土地的承受能力和性质,或者由静态专家土壤工程师进行研究.
b）确保地基刚度,不得超过凡德利希科堡规定德最大允许变形量.（第儿部分）
c）德国标准1045中规定与结构和数据,或执行的标准类似于国家标准.
d）适当地进行调整楔铁和地脚螺栓地灌注.
1.3恰当地灌注地脚螺栓.在调整楔铁下面精确使用灰浆层对于是否能达到保证的加工精度和机床的能力是非常重要的.
1.4我们的雇员在这方面有许多经历.即由于对建议书没有给予足够的重视,因此出现了一次又一次的严重错误,经常导致安装期不必要的拖延并且增加了额外的成本.
1.5我们非常高兴向用户传授地基准备工作方面的知识和经验并解答用户提出的问题.
1.6如果不执行我们的建议,我们的安装工程师授权停止安装工作并通知用户的雇员对于工作的事实和可能发生的后果负责.
他们被授权立即通过电话或电传与我们联系.特别是当地基看来不能适当地与车间地面或其他基地隔离时,或地脚螺栓灌注的不合格时,他们就会和我们联系.
1.7如果由于上述原因致使安装工作受到干扰由此导致额外费用的后果按已知费用承担.
1.8如果地基的结构建造不对,关于加工精度方面的保证,震动和加工时间将会受到限制,一起撤回.
1.9我们的建议书中包括对于地基准备工作中的最小要求.
1.10凡德利希科堡对地基建造不承担如何责任.订合同后,除提供建议书外,我们还提供下列文件.
一.地基图.
二.计算地基的建议（此单最后的注释）
三.静态负载和移动负载平面图.
四.地基加强图范例
五.如果必要的话,提供带负载平面图的平面布置图
计算地基的建议能使用户为选定场地作预算对于地基的尺寸进行初步
研究.对用于大型或特殊的长型机床是有限的,由于采用的是非常简单的计算方法,因此导致了地基块的不必要的深度致使费用过高.在任何情况下,用户都应重视地基深度的计算,应根据承载工件重量计算,实际上机床将以此为条件.这个重量往往是比我们机床的最大允许承载量要小.
在特殊情况下要求的地基深度最终尺寸和连接尺寸应由合适的建筑公司来计算,一般是由专家从事静态计算工作的建筑工程师给予指导帮助.
对于某些专用机床我们可以提供我们根据自己的经验取得的资料,（蜗杆挤压机床,螺绞加工机床,插床）.这些机床受场地土壤性质的影响小的多.
2地基允许变形量和地基尺寸
为了确保达到所要求的机床加工精度并保证工作台导轨精度,地基一定不能超过纵向,横向的变形限量.平面度,直线度,角度精度等要求的精度更高一些,地基的变形量必须更小一些.
对于高精度铣床或磨床,我们考虑到在机床最大负载和最大允许工件承载重量（仅指运动负载条件下的地基纵向和横向的变形量如下列公式
ymax=0.01×L/2（毫米）;
L=相应宽上的长度
变形曲线倾斜角一定不能超过0.01㎜/m.如果要求的一般精度,这些允许值乘1.5.当计算地基时,要考虑到机床的部件,不要加强地基.
场地
机床的安装方法应该是这样的,即在机床工作区要有足够的空间,包括操作者需要的大空间,现有的立柱,吊车轨道支撑以及其他的物体.
确保不需要搬开许变的机床部件就可以安装零件,这一点非常重要.地基图上标有适当的数据.
地基的设计阶段要考虑到用于安装维修的通道,这点是很重要的,并确保通道装有点灯和方便的线路.连接插座的接头要显而易见（见2.2.2部分）
地基设计和结构的建议
整个地基必须一次完毕,这一点是很重要的.这就是说在开始灌注前先在加强筋中固定好地脚螺栓和调整楔铁孔的模板.这样可以防止地基目视区混凝土里可能含有的杂质.
2.2.2用于安装通道和维修通道的模板,如果放在接近里面的调整楔铁等的位置必须安装牢并加固,要使其能够承受混凝土的压力而且在灌注混凝土时不能移位.
在安装通道和维修通道内必须有灯座和某些电器插座等设施.为了安全潮湿空间线路和电器设备是必备的.
2.2.3如下面图一所示,地脚螺栓孔的模板形状以最上面宽的部分开始应该呈现轻微的锥状.根据模板使用的材料锥体的斜度应在1/50和2/50之间.灌注地脚螺栓之前模板必须完全移开.而且孔的边缘与地脚螺栓的垂向轴线相对称.孔壁应呈粗造状.
不能用据苯乙烯样芯代替模板.尽管建议书是反对的,但是如果用聚苯乙烯做了样芯,样芯绝不能烧掉,孔内粘上的聚苯乙烯必须用机械的方法去掉.
如果地基不可能长期接触水.并且波纹部分已牢固地嵌入混凝土地基中时,可以使用由预制波纹金属套组成地模板.用这种模板必须用专用水泥基座灰浆灌注地脚螺栓.也可以只在放地脚螺栓的那部分孔使用波纹套.不能用在放调整楔铁的那部分孔.这意味着,必须要考虑波纹套的横截面要小于调整楔铁底面的横截面.模板必须够深,以便所制的孔的深度能达到地基图标出的深度.
2.2.4施土的长度,宽度,深度应与74年6月公布的德国工业标准.18202第四章表1,B组的（水平及垂向部分的尺寸公差和水平直线度）一致.
确保地基顶面或其它水平面能达到水平仪的精度,这点是尤为重要的.整个基座的水平误差（平面误差）不得超过德国标准18202第二章,表3,B组得允差尺寸公差（见图2）
平面度公差
按照德国工业标准18202第二章
L,B（米）N（毫米）
13
48
1015
1520
2.2.5我们建议要保护地基的表面,除了地脚螺栓孔的周围之外,涂一层防护油层保持完全的混凝土的原始硬度.
3隔离
震动
为了避免震动的传导,地基一定不要与其他的地基接触（如建筑物地基,希平轨道）震动排屑装置必须与机床基地隔开见7.3部分,图14）
必须用一层合适的隔离材料,即聚苯乙烯约50毫米厚将地基与周围的土地分开.（见12页的范例）
导轨磨床平面磨的重要注意事项.
我们以往关于地基下面不用弹性支撑或用弹性支撑的经验都不能令人满意.因此我们建议建造整体地基.这样不是说所谓的主动与被动无缘,在特殊情况下不能有效和有用.例如打算安装这种装道必须在设计阶段与我们技术人员协商.
为了防止震动传导,整个地基的基部铺一层砂灰混凝土（1:
8）放入卵石如同聚集体,厚度为0.5米,实践证明效果不错.聚集体的粒度尺寸应该是10～20毫米之间（见图三）
温度
如果地基的位置是沿着或接近向外的墙并且又认为机床是高精度加工机床,我们建议用合适的绝缘材料使地基使地基与相邻的土地隔开使其能够抗温度变化.
环境温度
机床一侧的温度变化对机床的加工精度产生同样的不利影响.这种温度变化是由于阳光通过窗户的直接照射,散热器的热辐射,从门口进来的冷空气,热风扇吹过来的热空气等等.
当为高精度加工机床选择场地时确保合适的环境温度时极为重要的.因此我们建议车间的温度要保持在下列范围内.
a）一般精度的要求
一关闭着的车间,温度在
+17℃到+25℃（290K到298K）之间.
—12小时内车间温度变化最大允差:
升降2℃（2K）;
—车间温度最大允差
每5000毫米高度温差<2℃.
—机床地基必须与由于外界影响产生的温度变化隔离.
b）较高精度要求
一关闭着的车间,温度在
+17℃到+25℃（290K到298K）之间.
—24小时内车间温度变化最大允差:
升降1℃（2K）;
—车间温度最大允差
每5000毫米高度温差<1℃.
—机床地基必须与由于外界影响产生的温度变化隔离.
4选择地基基座所用混凝土范例
混凝土质量按照德国工业标准104578年12月公布
组BⅡ
抗力级B35
抗力35牛/毫米
新混凝土.
密实度K2（塑性混凝土）
浇注时的状态土块一样的,至少有些结渣
要求的压力1.25到1.11
允许伸展40厘米
通过震动,颤动或夯实的方法压实.
成分:
水泥抗力须235L按照德国工业标准1164第一部分（300行）
L=原始慢硬化水泥
混合比水泥1
集料5
集料按照等级曲线A/B
最大粒度最小粒度%
0至0.25毫米8
0.25至8毫米54（1880公斤）
8至32毫米38（150公斤）
集料的水和湿度
引用数量为1立方米压缩混凝土
图六
按照德国工业标准1048进行质量检验
这个检验要用一块制好28天的边长为20厘米的立方体块进行检验,一组三块,应取自三个不同的混凝土,如果用混合好的混凝土应取三个方块,如果可能的话分别从三次运来的混凝土中取同类的混凝土块.
加强筋
按照德国工业标准488使用适当数量的加强筋
5.机床的安装,纵向和横向调整
机床地基做好后必须硬化,冷却并调节到与自然土地一样.在这期间开始进行机床部件的安装.要求的时间取决于现场和地基的体积,至少六个星期.等的时间长一点可以改进安装条件.地面条件不好（见第一部分）的情况下,证明带有某些物质体的地基预负载是成功的而且减少了下沉的影响.
机床能够置于非常的水平位置这一点是极为重要的,这就需要对机床进行纵向和横向的精确调整,用凡德利希开发的调整楔铁就能够很容易地达到水平位置精度.用这些调整楔铁可以对床身和立柱进行精密调整并能够保证把安全楔铁固定在地基上
拧调整楔铁
（2）（见图4）并一同拧机床部件上面的螺栓（3）.然后将其置于螺栓正好对准孔（4）的位置.为了使工作干其来方便,机床部件
（1）可以置于地基上.用一根梁（5）支撑.在此之后,可以做粗调的准备工作.
将垫铁（厚度20～30毫米,宽50毫米,长100毫米）以适当的间隔距离调整楔铁1.5米（图五和六）置于地基上.使用宽50毫米,长80毫米,坡度为6:
80毫米的锻钢,机床部件提升后进行粗调水平调整.移开支撑梁部件放在垫楔铁上.
在接近机床立柱的地方使用千斤顶.可以照图六进行.螺纹直径与地脚螺栓的一致.安装工作开始之前用户必须准备好垫铁,楔铁和千斤顶（螺纹）等.
只用油不能用油脂
图七的标注
1.六角螺母;
2.侧面调整螺栓;
3.调整楔铁对;
4.垂直调整螺栓;
5.安全环+锁紧螺钉;
6.调整楔铁周围第二次灌注灰浆
7.地脚螺栓周围第二次灌注灰浆;
8.地脚螺栓;
9.孔盘（密封防止液体混凝土）
6+7灌注用的专用灰浆KM2可以由凡德利希科堡随机提供.（见第八部分）
安装指导
安装前,将调整楔铁拆开清理干净,然后把每个部件装上.用机床油润滑楔铁付滑动面（3）和螺栓的螺纹（2+4）.
安装时,把楔铁付（3）可调范围的三分之一装于抬起的方向.
这时将调整楔铁置于地脚螺栓（8）的安全环（5）上并将孔盘置于这两者之间,将调整楔铁紧固在床身或立柱上.通过安全环（5）调整六角螺母
（1）的高度,这样螺栓端只是稍微伸出一点.
地脚螺栓（8）可由凡德利希科堡随机提供或用户根据我们的图纸制造.地脚螺栓的尺寸注在地基图上.
6地脚螺栓和调整楔铁的灌注
6.1对于灌注的一般性建议
我们提出的建议是根据我们的经验.然而除非我们受到用户的关于由我们进行机床安装的地基准备工作的合同,否则地基灌注的好坏全部由用户负责.
注意:
千万不要在同一天内灌注地脚螺栓和灌注调整楔铁.
6.2地脚螺栓（必须在灌注调整楔铁之前灌注）应该用专用灰浆即LM2灌注地脚螺栓（见第8节）KM2灌注灰浆是防油;无收缩灰浆.几小时内就可以达到早期硬度,而后达到最终强度.这样可以加快安装工作速度.
在灌注灰浆前一二天,为了给以后水泥凝固提供必要的湿度必须在地脚螺栓孔内注水.在填充孔之前要明确孔内没有任何杂质或模板.
开始灌注之前,掏干净内的水.孔壁必须是潮湿的.
灌注之后,数天内必须保持这些孔是潮湿的
尽管这是与我们这个部分一开始的建议是相抵触的,但是如果用一般水泥灌注,我们的建议如下.
混凝土质量按照德国工业标准104578年12月公布
组BⅡ
抗力级B35
抗力35牛/毫米
性能及如何压实
密实度K3（低硬度混凝土）
灌注状态慢慢流动
通过震动,颤动或夯实的方法压实.
成分:
（参考1立方米压实混凝土）.
水泥抗力须235L按照德国工业标准1164第一部分（400行）
混合比水泥1
集料3.3
集料按照等级曲线A/B
最大粒度最小粒度%
0至0.25毫米11
0.25至4毫米63（1800公斤）
8至32毫米26（240公斤）
集料的水分和温度
我们建议用及其搅拌灰浆
6.3调整楔铁
必须在灌注地脚螺栓至少一天以后,有可能的话两天以后灌注调整楔铁.
以我们的经验看,如果用专用灰浆代替水泥可以获得最好的灌注效果.这就是为什么一再强调使用专用灌注灰浆的原因,特别是如果要安装的机床是一台高加工精度机床的话.只有当地基与灌注的调整楔铁接触的完全牢固才能从你的高造价地基获得全面的优越性.要达到这种牢固的接触只有使用专用灰浆灌注调整楔铁;使用一般的水泥灌注是远远达不到要求的.我们在第6.2部分提到,即使用专用灰浆在安装期间可以节省时间.
使用灰浆和水泥灌注的说明
灰浆必须用机器搅拌.
灌注完地脚螺栓两天（或至少一天）以后灌注调整楔铁.将要灌注调整楔铁的部分必须是潮湿的.
灌注时要明确在地基和调整楔铁之间无孔穴.
使用灰浆或水泥进行灌注时一次进行,而且只能从一侧或调整楔铁的角开始,这样由于灰浆是向对面流动,因此可以赶走调整楔铁下面的空气.图8和图9示出灌注方法.
6.3.1使用灌注灰浆在灌注方面是有很大的优越性的.这种灰浆的稠度可以使其从（直径约2寸长1.5米）的管道流过直接往调整楔铁中心流注.软管的端部有一个漏斗以便填料.当往漏斗中填充灰浆时,竖着拿漏斗和软管.一但灰浆流注过量,开始从调整楔铁下面四处外流,就慢慢收回软管.当收回软管时灰浆应一直沿软管向下流.
如果使用KM2浇灌灰浆,则调整楔铁底部灰浆层应至少2厘米来后.厚度5厘米是可以的.
我们建议使用我们的专用浇灌灰浆KM2（参见第8部分）这种灰浆证明非常适于实际应用.
要确保严格按照这种灰浆的使用说明进行操作.
6.3.2如果使用一般的水泥灌注,对选择混凝土的建议.如果不采用我们的建议,与6.3部分相反用一般浇灌混凝土,遵照6.2部分所给出的范例,但要具备下列条件的集料:
集料按照等级曲线A/B
最大粒度最小粒度%
0至2毫米50（18公斤）
2至8毫米50
集料中水与含水量（240公斤）
7介绍如何进行操作的图
下面是介绍如何操作进行操作
7.1如图10和11所示,如果地基有中心通道,将角铁（4）和金属模板（3）装在地基基座的边缘上.以便调整楔铁的灌注.
7.2至于坑盖见图12和13,安确保机床部件与盖之间总是有一个水平的通气缝隙,这是为了防止变形,这种变形可能对精度有不利的影响.图12差的例子图13好的例子.
7.3震动排屑装置必须固定在单独的地基上,并且地基要用适当的材料与主地基绝缘.（见图14）
防振机床地基绝缘范例
横向绝缘剖面图
8灌注专用灰浆”LM2”的使用
（这种灰浆可在凡德利希科堡订货并可随机供应）
KM2系机床,通用机械和其他设备的无收缩灰浆材料.
KM2随意浇注,18小时后的抗力为24牛/毫米
模注时为45牛/毫米
（按照德国工业标准1164在试块上试出的数值）.当与水泥混合时,一公斤这种专用灰浆将搅拌0.06升混合料.
KM2随时可用,只需在现场加些水就是了.为了获得极好的混合料,一袋KM2（250公斤）需要7-9升水.
在浇注前必须搞清楚孔或待浇注的模是潮湿且清洁的.为了获取适当温度,把孔或模里倒入水,在浇注混合料时把水取出.
KM2在用机械搅拌时或”自由下落”（重力式）搅拌机搅拌时,按下列方法与水混合:
搅拌机内注入6升水（相当搅拌水的2/3）加入KM2进行短时间搅拌.再加上最后的1/3搅拌水,即约3升水.再搅拌4～6分钟之后立即浇注混合料.少量的可在管中用电动搅拌器搅拌.
KM2使用方便,当按上述方法搅拌时,其流动性好.浇注混合料后,（用棍戳一戳或振振,因为有时有些地方混合料流不进去）.当需要高质量灰浆时,我们建议用一根（直径大约50毫米,长1米）软管浇注混合料.这根软管的端部装有便于填充的漏斗,当用软管浇注混合料时,要竖着拿漏斗和软管.
在环境温度为+20℃时,混合料的温度也是+20℃,其抗力比低微时高,18小时后抗力为47/毫米
两天之后抗力为55牛/毫米
.
当环境温度为0℃或低于0℃时不要浇注混合料.温度低于20℃时要达到上面提到的抗力值所需要时间要长一些.温度高于20℃时,所需要时间要短些.
浇注特大空间和表面可以在KM2干粉中加入洗涤后的沙砾.卵石的尺寸在3～7毫米之间.添加洗涤后的沙砾的重量为KM2干粉本身重量的50%.加入KM2干粉和洗涤后沙砾的水量必须大于上述数量即多加1～2升水.
这些建议基于我们的经验,但对于显而易见的原因,不要追究我们的任何责任.由于买方对KM2的具体使用不在我们的控制范围内,所有我们不能负有任何约束力的保证.
请保护第三者的专利权,并遵守贵方的健康和安全规章.
9建议书中提到的标准清单
德国工业标准1045（公布日期12/78）混凝土和钢筋混凝土结构;设计和结构
德国工业标准182024张（公布日建筑中结构的尺寸公差,结构尺寸
6/74）公差
暂行标准德国工业标准182022张建筑中结构尺寸公差天花板下则和
（公布日期1974）组件平面度公差
德国工业标准1164部分1高炉水泥;定义.组件需求.交付
德国工业标准448部分1加强筋,定义,质量要求,鉴定标记
德国工业标准1048部分1混凝土和钢筋混凝土结构;混凝土
BⅡ在建筑施工现场的检验方法（质量检验）.
附录
对具有很小承压能力的地基的近似计算
1地基中心高度
式中:
L=地基长度（m）
GM=机床工件重量（t）
b=地基中间宽度（m）
E-地基的弹性模数（t/m
）
E=3.4×10
（t/m
）对于混凝土B350
y-允许
对于高精度的机床
对于标准精度的机床
地基中心的高度,取决于地基在这个位置上的形状.
根据原则地基宽度从两边的1/4处线性增加到立柱部分的宽度.这是为避免地基中心处过重的表面压力和基座的惯性矩遇着离开中心的位置均匀的减少,此外地基要使用钢筋,下图时标示的例子.
与Heimrieh-kaDy的计算标准相比能得到本质上一致的关系
GT+GN=工作台和工件的重量（t）
2地面的单位载荷:
表面平均压力:
（Kg/cm
）
式中:
GM-机床和工件的重量（Kg）
GF-地基的重量（Kg）
F-地基面积
然而点筑地表地耐压力应是g1=1.5g（Kg/cm2）
换言之,必须用打桩的方法压点,所用的桩必须有5吨的承载能力,长大约5米,其桩数为:
（2）
g2-建筑处的现有承载能力（Kg/cm
）
在这种情况下点筑地基应当有高于g1=1.5g0的承载能力地基高度H可以减少H*高
式中
H-根据公式1计算高度
Hmin-最小高度
g1=1.5g0可能的最少地表承压能力（Kg/cm2）
无论任何地基的最小高度应为:
Hmin=GM/100+0.6（m）（4）
（机床的总重量高达250吨）
g2=g1g2=2（Kg/cm2）
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