Wprowadzenie: Walka z wibracjami konstrukcyjnymi
W przypadku-szybkiego frezowania, szlifowania i precyzyjnego grawerowania CNC drgania strukturalne są głównym czynnikiem ograniczającym jakość wykończenia powierzchni i trwałość narzędzia. Gdy narzędzie tnące styka się z przedmiotem obrabianym przy dużych prędkościach obrotowych, siły skrawania generują wzbudzenie o wysokiej-częstotliwości. Jeśli te wibracje rozprzestrzeniają się przez ramę maszyny, powodują rezonans, w wyniku którego powstają widoczne drgania na przedmiocie obrabianym i przyspieszone mikro-odpryski na krawędziach narzędzia skrawającego.
Historycznie rzecz biorąc, konstruktorzy obrabiarek polegali na żeliwie szarym ze względu na jego przyzwoitą lejność i umiarkowane właściwości tłumiące. Ponieważ jednak nowoczesna produkcja wymaga wyższych posuwów, węższych tolerancji (w przypadku chropowatości powierzchni mniejszej niż 0,1 mikrometra) i dłuższej żywotności narzędzia, żeliwo jest szybko zastępowane-materiałami kompozytowymi o wysokiej wydajności. NIEZRÓWNANYpodstawy maszyn do odlewania minerałów(znane również jako sztuczny granit lub beton żywiczny) reprezentują najnowocześniejsze rozwiązania konstrukcyjne obrabiarek o wysokim-tłumieniu.
Fizyka tłumienia: odlewy mineralne a żeliwo
Tłumienie to zdolność materiału do rozpraszania energii mechanicznej (drgań) poprzez przekształcanie jej w energię mikro-termiczną. Współczynnik tłumienia (przedstawiony jako współczynnik eta) jest bezwymiarową miarą tej zdolności. Kiedy łoże maszyny ulega cyklowi uderzeń lub wibracji, materiał o wysokim tłumieniu przywróci system do stanu spoczynku znacznie szybciej niż materiał o niskim tłumieniu.
Matematyczny zanik amplitudy drgań w czasie oblicza się jako:
Amplituda w czasie t=Początkowa amplituda pomnożona przez stałą matematyczną e podniesioną do potęgi ujemnego współczynnika tłumienia, pomnożona przez częstotliwość drgań własnych i czas.
Porównawcze spojrzenie na współczynniki tłumienia ujawnia wyraźną przewagę odlewów mineralnych:
Stal konstrukcyjna: współczynnik tłumienia około 0,001.
Żeliwo szare: współczynnik tłumienia około 0,003.
Odlew mineralny: współczynnik tłumienia około 0,020 do 0,030.
Zdolność tłumienia niezrównanego odlewu mineralnego jest około 10 razy większa niż żeliwa szarego i prawie 30 razy większa niż stali konstrukcyjnej. To wyjątkowe działanie tłumiące powoduje niemal natychmiastowe tłumienie harmonicznych-wysokiej częstotliwości. Dla-użytkownika końcowego oznacza to bezpośrednio:
Doskonała jakość powierzchni: eliminuje mikro-drgania, umożliwiając-wykończenie powierzchni o jakości optycznej bezpośrednio z frezarki.
Wydłużona żywotność narzędzia: Zmniejszenie amplitudy drgań minimalizuje cykliczne zużycie udarowe narzędzi węglikowych i diamentowych, wydłużając żywotność narzędzia nawet o 30 procent.
Zwiększone szybkości posuwu: Maszyny mogą pracować przy znacznie wyższych parametrach dynamicznych bez powodowania niestabilności strukturalnej.
Skład materiału i pełniejszy rozkład wielkości cząstek
NIEZRÓWNONY odlew mineralny to zaawansowany materiał kompozytowy składający się z dwóch głównych składników:-naturalnych kruszyw mineralnych o wysokiej czystości i-wydajnego systemu spoiwa na bazie żywicy epoksydowej.
Mieszanka kruszyw składa się ze starannie wyselekcjonowanych żwirów kwarcowych, bazaltowych i granitowych. Aby osiągnąć maksymalną gęstość upakowania i zminimalizować wymaganą objętość drogiej żywicy epoksydowej, wykorzystujemy krzywą rozkładu Fullera w celu optymalizacji stosunku wielkości ziaren. Dzięki mieszaniu precyzyjnych frakcji grubych, średnich, drobnych i bardzo-drobnych cząstek mniejsze ziarna doskonale wypełniają szczeliny między większymi kamieniami.
Procent kruszywa przechodzącego przez sito o średnicy otworu d oblicza się ze wzoru:
Procent=100 pomnożony przez stosunek wielkości otworu d do maksymalnej wielkości cząstek D, podniesiony do potęgi wykładnika klasyfikacji n (zoptymalizowany w pobliżu 0,5 dla maksymalnej gęstości strukturalnej).
Ta bardzo gęsta matryca kruszywa jest połączona ze sobą za pomocą zaawansowanej-żywicy epoksydowej utwardzanej na zimno (stanowiącej około 8 do 12 procent całkowitej masy). W przeciwieństwie do tradycyjnego odlewania żeliwa, które wymaga topienia metali w temperaturze przekraczającej 1200 stopni Celsjusza, nasze odlewy mineralne poddawane są procesowi utwardzania na zimno-w niskiej temperaturze, przyjaznego dla środowiska-cyklu utwardzania, co skutkuje praktycznie zerowym skurczem i zerowym szczątkowym naprężeniem termicznym.
Swoboda projektowania i integracja funkcjonalna
Jedną z najpotężniejszych zalet niezrównanych odlewów mineralnych jest możliwość odlewania złożonych elementów wewnętrznych bezpośrednio w łożu maszyny. Ponieważ materiał przetwarzany jest w stanie ciekłej zawiesiny w temperaturze pokojowej, przed odlewaniem możemy umieścić elementy funkcjonalne wewnątrz formy:
Osadzone stalowe kotwy i prowadnice:-precyzyjne płyty stalowe z przyspawanymi kołkami kotwiącymi można wlewać bezpośrednio do kompozytu. Płyty te są następnie precyzyjnie-szlifowane, aby służyć jako referencyjne powierzchnie montażowe dla prowadnic liniowych.
Zintegrowane kanały chłodzące: Rury chłodzące można wlać do konstrukcji. Pozwala to na aktywną kontrolę temperatury łoża maszyny, zapobiegając odkształceniom termicznym podczas długotrwałych-cykli obróbki o dużej mocy.
Wewnętrzne przewody i wgłębienia: przewody elektryczne, przewody hydrauliczne i węże pneumatyczne można poprowadzić wewnątrz odlewu, tworząc wysoce zintegrowaną,-oszczędzającą miejsce i czystą architekturę maszyny.
Eliminując wiele etapów obróbki i montażu po-odlewaniu, niezrównane odlewy mineralne zapewniają producentom obrabiarek zoptymalizowane,-wydajne rozwiązanie konstrukcyjne, które łączy w sobie ekstremalną stabilność dynamiczną z niezrównaną elastycznością projektowania.