Introduksjon: Kampen mot strukturelle vibrasjoner
Ved høy-CNC-fresing, -sliping og presisjonsgravering er strukturell vibrasjon den primære begrensende faktoren for overflatekvalitet og verktøylevetid. Når et skjæreverktøy griper inn i et arbeidsstykke ved høye rotasjonshastigheter, genererer skjærekreftene høy-eksitasjon. Hvis disse vibrasjonene forplanter seg gjennom maskinrammen, forårsaker de resonans, noe som resulterer i synlige skravlingmerker på arbeidsstykket og akselerert mikro-skjæring av skjæreverktøyets kanter.
Historisk sett stolte maskinbyggere på grått støpejern på grunn av dets anstendige støpeevne og moderate dempningsegenskaper. Men ettersom moderne produksjon krever høyere matehastigheter, strammere toleranser (der overflateruhet er mindre enn 0,1 mikrometer) og lengre verktøylevetid, blir støpejern raskt erstattet av høyytelses komposittmaterialer. UPARALLELTmineralstøpemaskinbaser(også kjent som kunstig granitt eller harpiksbetong) representerer det nyeste innen høy-dempende konstruksjonsdesign for verktøymaskiner.
The Physics of Damping: Mineral Casting vs Cast Iron
Demping er et materiales evne til å spre mekanisk energi (vibrasjoner) ved å transformere den til mikro-termisk energi. Dempingsforholdet (representert som koeffisienten eta) er et dimensjonsløst mål på denne evnen. Når en maskinseng opplever en støt- eller vibrasjonssyklus, vil et materiale med høy demping bringe systemet tilbake til hvile mye raskere enn et materiale med lav demping.
Det matematiske forfallet av vibrasjonsamplitude over tid beregnes som:
Amplitude ved tidspunkt t=Startamplitude multiplisert med den matematiske konstanten e hevet til potensen av negativt dempingsforhold, multiplisert med egenfrekvens og tid.
En sammenlignende titt på dempingsforhold avslører den klare overlegenheten til mineralstøping:
Konstruksjonsstål: Dempingsforhold på ca. 0,001.
Grått støpejern: Dempingsforhold på ca. 0,003.
Mineralstøping: Dempingsforhold på ca. 0,020 til 0,030.
Dempingskapasiteten til UPARALLELLE mineralstøping er omtrent 10 ganger større enn for grått støpejern, og nesten 30 ganger større enn for konstruksjonsstål. Denne eksepsjonelle dempingsadferden undertrykker høyfrekvente harmoniske nesten øyeblikkelig. For sluttbrukeren- oversettes dette direkte til:
Overlegen overflatekvalitet: Eliminerer mikro-skravling, og muliggjør optisk-overflatebehandling direkte fra fresemaskinen.
Forlenget verktøylevetid: Redusering av vibrasjonsamplitude minimerer den sykliske støtslitasjen på karbid- og diamantverktøy, og forlenger verktøyets levetid med opptil 30 prosent.
Økte matehastigheter: Maskiner kan operere med mye høyere dynamiske parametere uten å indusere strukturell ustabilitet.
Materialsammensetning og fullere partikkelstørrelsesfordeling
UPARALLELLE mineralstøping er et avansert komposittmateriale laget av to hovedkomponenter: naturlige mineraltilslag med høy-renhet og et høy-epoksyharpiksbindesystem.
Tilslagsblandingen består av nøye utvalgt kvarts-, basalt- og granittgrus. For å oppnå maksimal pakningstetthet og minimere volumet av kostbar epoksyharpiks som kreves, bruker vi Fuller-fordelingskurven for å optimalisere kornstørrelsesforholdet. Ved å blande presise fraksjoner av grove, middels, fine og ultra-fine partikler, fyller de mindre kornene perfekt hullene mellom de større steinene.
Prosentandelen av tilslag som passerer gjennom en sikt med åpningsstørrelse d, beregnes som:
Prosentandel=100 multiplisert med forholdet mellom åpningsstørrelse d og maksimal partikkelstørrelse D, hevet til styrken til graderingseksponenten n (optimalisert nær 0,5 for maksimal strukturell tetthet).
Denne svært tette aggregatmatrisen bindes sammen ved hjelp av en avansert kald-herdende epoksyharpiks (som står for omtrent 8 prosent til 12 prosent av den totale vekten). I motsetning til tradisjonell jernstøping, som krever smelting av metaller ved temperaturer over 1200 grader Celsius, behandles mineralstøpingen vår gjennom en lav-temperatur, miljøvennlig kald-herdesyklus, noe som resulterer i praktisk talt null krymping og null gjenværende termisk spenning.
Designfrihet og funksjonell integrering
En av de kraftigste fordelene med UPARALLELLE mineralstøping er muligheten til å støpe komplekse interne funksjoner direkte inn i maskinsengen. Fordi materialet behandles i flytende slurrytilstand ved romtemperatur, kan vi plassere funksjonelle komponenter inne i formen før støping:
Innebygde stålankre og føringsveier: Høy-stålplater med sveisede forankringsbolter kan støpes direkte inn i kompositten. Disse platene blir deretter presisjons-slipt for å tjene som referansemonteringsflater for lineære føringsveier.
Integrerte kjølekanaler: Væskekjølerør kan støpes inn i strukturen. Dette muliggjør aktiv temperaturkontroll av maskinsengen, og forhindrer termisk deformasjon under langvarige maskineringssykluser med høy-effekt.
Innvendige ledninger og hulrom: Elektriske ledninger, hydrauliske ledninger og pneumatiske slanger kan føres inn i støpingen, og skaper en svært integrert, plassbesparende og ren maskinarkitektur.
Ved å eliminere flere etter-bearbeidings- og monteringstrinn, gir UPARALLELLE mineralstøping produsenter av verktøymaskiner en optimalisert,-strukturell løsning med høy ytelse som kombinerer ekstrem dynamisk stabilitet med uovertruffen designfleksibilitet.