Каковы преимущества обрабатывающего центра с основанием из мрамора и минерального литья?
Минеральное литье (искусственный гранит, также известный как смолобетон) уже более 30 лет широко применяется в станкостроении в качестве конструкционного материала.
По статистике, в Европе каждый 10-й станок использует в качестве станины минеральное литье. Однако использование несоответствующего опыта, неполной или неверной информации может привести к подозрениям и предубеждениям в отношении минерального литья. Поэтому при изготовлении нового оборудования необходимо проанализировать преимущества и недостатки минерального литья и сравнить его с другими материалами.
База строительной техники обычно делится на чугун, минеральное литье (полимерный и/или реактивный бетон), стальную/сварную конструкцию (заливку/без заливки) и натуральный камень (например, гранит). Каждый материал имеет свои собственные характеристики, и не существует идеального конструкционного материала. Только путем изучения преимуществ и недостатков материала в соответствии с конкретными конструкционными требованиями можно выбрать идеальный конструкционный материал.
Две важные функции конструкционных материалов — гарантировать геометрию, положение и поглощение энергии компонентами — соответственно выдвигают требования к эксплуатационным характеристикам (статические, динамические и тепловые характеристики), функциональные/структурные требования (точность, вес, толщина стенки, удобство направляющих) для монтажа материалов, система циркуляции среды, логистика) и требования к стоимости (цена, количество, доступность, характеристики системы).
I. Требования к эксплуатационным характеристикам конструкционных материалов
1. Статические характеристики
Критерием измерения статических свойств основания обычно является жесткость материала — минимальная деформация под нагрузкой, а не высокая прочность. Для статической упругой деформации минеральные отливки можно рассматривать как изотропные однородные материалы, подчиняющиеся закону Гука.
Плотность и модуль упругости минерального литья составляют соответственно 1/3 от плотности чугуна. Поскольку минеральное литье и чугун имеют одинаковую удельную жесткость, при одинаковом весе жесткость чугунного литья и минерального литья одинакова без учета влияния формы. Во многих случаях расчетная толщина стенки минерального литья обычно в 3 раза больше, чем у чугунного литья, и такая конструкция не вызовет никаких проблем с точки зрения механических свойств изделия или литья. Минеральное литье подходит для работы в статических средах, которые несут давление (например, станины, опоры, колонны) и не подходит в качестве тонкостенных и/или небольших рам (например, столы, поддоны, сменщики инструмента, каретки, опоры шпинделя). Вес конструктивных деталей обычно ограничивается оборудованием производителей минерального литья, и изделия из минерального литья весом более 15 тонн, как правило, встречаются редко.
2. Динамические характеристики
Чем больше скорость вращения и/или ускорение вала, тем важнее динамические характеристики машины. Быстрое позиционирование, быстрая замена инструмента и высокоскоростная подача постоянно усиливают механический резонанс и динамическое возбуждение структурных частей машины. Помимо размерной конструкции компонента, на прогиб, распределение массы и динамическую жесткость компонента в значительной степени влияют демпфирующие свойства материала.
Использование минерального литья предлагает хорошее решение этих проблем. Поскольку оно поглощает вибрации в 10 раз лучше, чем традиционный чугун, оно может значительно снизить амплитуду и собственную частоту.
В операциях по обработке, таких как механическая обработка, это может обеспечить более высокую точность, лучшее качество поверхности и более длительный срок службы инструмента. В то же время, с точки зрения воздействия шума, минеральное литье также хорошо себя проявило посредством сравнения и проверки оснований, трансмиссионного литья и принадлежностей из различных материалов для больших двигателей и центрифуг. Согласно анализу ударного звука, минеральное литье может достичь локального снижения уровня звукового давления на 20%.
3. Тепловые свойства
Эксперты подсчитали, что около 80% отклонений станков вызваны тепловыми эффектами. Перерывы в процессе, такие как внутренние или внешние источники тепла, предварительный нагрев, смена заготовок и т. д., являются причинами тепловой деформации. Чтобы иметь возможность выбрать лучший материал, необходимо уточнить требования к материалу. Высокая удельная теплоемкость и низкая теплопроводность позволяют минеральному литью иметь хорошую тепловую инерцию к переходным температурным воздействиям (таким как смена заготовок) и колебаниям температуры окружающей среды. Если требуется быстрый предварительный нагрев, например, металлическая кровать или температура кровати запрещена, нагревательные или охлаждающие устройства могут быть непосредственно залиты в минеральное литье для контроля температуры. Использование такого рода устройства температурной компенсации может уменьшить деформацию, вызванную влиянием температуры, что помогает повысить точность при разумной стоимости.
II. Функциональные и структурные требования
Целостность — отличительная черта, которая отличает минеральное литье от других материалов. Максимальная температура литья для минерального литья составляет 45°C, и вместе с высокоточными формами и инструментами детали и минеральное литье могут быть отлиты вместе.
Передовые методы повторного литья также могут использоваться на заготовках из минерального литья, что приводит к точным монтажным и рельсовым поверхностям, не требующим механической обработки. Как и другие базовые материалы, минеральное литье подчиняется определенным правилам проектирования конструкций. Толщина стенки, несущие принадлежности, вставки ребер, методы загрузки и разгрузки в определенной степени отличаются от других материалов и должны быть учтены заранее при проектировании.
III.Требования к расходам
Хотя это важно учитывать с технической точки зрения, экономическая эффективность все больше демонстрирует свою важность. Использование минерального литья позволяет инженерам значительно экономить производственные и эксплуатационные расходы. Помимо экономии на затратах на обработку, литье, окончательная сборка и увеличение логистических расходов (складирование и транспортировка) соответственно сокращаются. Учитывая высокоуровневую функцию минерального литья, его следует рассматривать как целый проект. На самом деле, более разумно проводить сравнение цен, когда основание установлено или предварительно установлено. Относительно высокая первоначальная стоимость — это стоимость форм для минерального литья и оснастки, но эта стоимость может быть разбавлена при долгосрочном использовании (500-1000 шт./стальная форма), а годовое потребление составляет около 10-15 шт.
IV. Область применения
Как конструкционный материал, минеральное литье постоянно заменяет традиционные конструкционные материалы, и ключ к его быстрому развитию лежит в минеральном литье, формах и стабильных связующих структурах. В настоящее время минеральное литье широко используется во многих областях станкостроения, таких как шлифовальные станки и высокоскоростная обработка. Производители шлифовальных станков были пионерами в секторе станкостроения, используя минеральное литье для станин станков. Например, всемирно известные компании, такие как ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude и т. д., всегда извлекали выгоду из демпфирования, тепловой инерции и целостности минерального литья для получения высокой точности и превосходного качества поверхности в процессе шлифования.
С постоянно растущими динамическими нагрузками, минеральные отливки также все больше отдают предпочтение ведущим мировым компаниям в области заточных станков. Станина из минерального литья обладает превосходной жесткостью и может хорошо устранить силу, вызванную ускорением линейного двигателя. В то же время органическое сочетание хороших характеристик поглощения вибрации и линейного двигателя может значительно улучшить качество поверхности заготовки и срок службы шлифовального круга.
Время публикации: 18 января 2022 г.