合成花崗岩としても知られるエポキシ花崗岩は、工作機械ベースの代替材料として一般的に使用されるエポキシと花崗岩の混合物です。鋳鉄や鋼の代わりにエポキシ花崗岩が使用され、振動減衰が向上し、工具寿命が長くなり、組み立てコストが削減されます。
工作機械ベース
工作機械やその他の高精度機械は、その静的および動的性能のために、基材の高い剛性、長期安定性、および優れた減衰特性に依存しています。これらの構造に最も広く使用されている材料は、鋳鉄、溶接鋼材、天然花崗岩です。長期安定性が欠如し、減衰特性が非常に悪いため、鋼製構造物は高精度が必要な場所ではほとんど使用されません。応力除去と焼きなましを施した高品質の鋳鉄は構造に寸法安定性を与え、複雑な形状に鋳造することができますが、鋳造後に精密な表面を形成するには高価な機械加工プロセスが必要です。
良質の天然御影石はますます入手困難になってきていますが、鋳鉄よりも高い減衰能力を持っています。繰り返しますが、鋳鉄と同様に、天然花崗岩の機械加工には多大な労力と費用がかかります。
精密花崗岩鋳物は、花崗岩の骨材（粉砕、洗浄、乾燥）をエポキシ樹脂系と周囲温度で混合することによって製造されます（すなわち、低温硬化プロセス）。石英骨材充填剤も組成物に使用することができる。成形プロセス中の振動圧縮により、骨材がしっかりと固まります。
鋳造プロセス中に、ねじ付きインサート、鋼板、および冷却剤パイプを鋳込むことができます。さらに高度な汎用性を実現するために、リニア レール、グランド スライド ウェイ、モーター マウントを複製またはグラウト埋め込むことができるため、鋳造後の機械加工が不要になります。鋳物の表面仕上げは金型表面と同等に良好です。
長所と短所
利点は次のとおりです。
■振動減衰。
■ 柔軟性: カスタムのリニアウェイ、作動油タンク、ねじ付きインサート、切削液、および導管配管はすべてポリマーベースに統合できます。
■ インサート等の組み込みにより、鋳物完成品の加工を大幅に削減できます。
■ 複数の部品を 1 つの鋳物に組み込むことにより、組立時間が短縮されます。
■ 均一な肉厚を必要としないため、ベースの設計の自由度が高まります。
■ ほとんどの一般的な溶剤、酸、アルカリ、切削液に対する耐薬品性。
■塗装は必要ありません。
■コンポジットはアルミニウムとほぼ同じ密度を持ちます（ただし、同等の強度を実現するためにピースはより厚くなります）。
■ 複合ポリマーコンクリート鋳造プロセスは、金属鋳造よりもはるかに少ないエネルギーを使用します。ポリマー キャスト レジンは製造にほとんどエネルギーを使用せず、キャスト プロセスは室温で行われます。
エポキシ花崗岩材料は、鋳鉄よりも最大 10 倍、天然花崗岩よりも最大 3 倍、鋼製構造よりも最大 30 倍優れた内部減衰係数を持っています。冷却剤の影響を受けず、優れた長期安定性、改善された熱安定性、高いねじり剛性および動的剛性、優れた騒音吸収性、および無視できる内部応力を備えています。
欠点としては、薄い部分 (25 mm 未満) の強度が低いこと、引張強度が低いこと、耐衝撃性が低いことが挙げられます。
ミネラルキャストフレームの紹介
鉱物鋳造は、最も効率的な最新の建築材料の 1 つです。精密機械のメーカーは、鉱物鋳造の使用の先駆者の 1 つです。現在ではCNCフライス盤、ボール盤、研削盤、放電加工機などでの使用が増えており、そのメリットは高速機にとどまりません。
鉱物鋳物はエポキシ花崗岩材料とも呼ばれ、砂利、珪砂、氷河粉、結合剤などの鉱物充填材で構成されています。材料は正確な仕様に従って混合され、冷たい状態で金型に流し込まれます。しっかりした基礎が成功の基礎です！
最先端の工作機械は、ますます高速に動作し、これまで以上に高い精度を提供する必要があります。ただし、高い移動速度と過酷な加工では、機械フレームに不要な振動が発生します。これらの振動は部品の表面に悪影響を及ぼし、工具の寿命を縮めます。鉱物鋳造フレームは振動を迅速に軽減します。その速度は鋳鉄フレームの約 6 倍、鉄骨フレームの 10 倍です。
フライス盤やグラインダーなどの鉱物鋳造ベッドを備えた工作機械は、精度が大幅に向上し、より優れた表面品質を実現します。さらに、工具の摩耗が大幅に減少し、耐用年数が延長されます。
複合鉱物 (エポキシ花崗岩) 鋳造フレームにはいくつかの利点があります:
- 形状と強度: 鉱物鋳造プロセスでは、コンポーネントの形状に関して非常に自由度が高くなります。材料とプロセスの特定の特性により、比較的高い強度と大幅な軽量化が実現します。
- インフラストラクチャの統合: 鉱物鋳造プロセスでは、実際の鋳造プロセス中に、構造と、ガイドウェイ、ねじ付きインサート、サービス用接続などの追加コンポーネントを簡単に統合できます。
- 複雑な機械構造の製造: 従来のプロセスでは考えられなかったことが、鉱物鋳造によって可能になります。いくつかのコンポーネント部品を結合接合によって組み立てて複雑な構造を形成できます。
- 経済的な寸法精度: 硬化中に収縮がほとんど起こらないため、多くの場合、鉱物鋳造コンポーネントは最終寸法に合わせて鋳造されます。これにより、さらに高価な仕上げ工程を省略できます。
- 精度: さらなる研削、成形、フライス加工操作により、高精度の基準面または支持面が得られます。この結果、多くのマシンコンセプトをエレガントかつ効率的に実装できます。
- 優れた熱安定性: 鉱物鋳造は熱伝導率が金属材料よりも大幅に低いため、温度変化に対する反応が非常に遅くなります。このため、短期間の温度変化が工作機械の寸法精度に与える影響はほとんどありません。機械ベッドの熱安定性が向上するということは、機械の全体的な形状がより適切に維持されることを意味し、その結果、幾何学的誤差が最小限に抑えられます。
- 腐食なし: 鉱物鋳造コンポーネントは、油、冷却剤、その他の攻撃的な液体に対して耐性があります。
- より優れた振動減衰による工具寿命の延長: 当社の鉱物鋳造は、鋼鉄や鋳鉄に比べて最大 10 倍優れた振動減衰値を実現します。これらの特性により、機械構造の非常に高い動的安定性が得られます。これが工作機械製造業者とユーザーにもたらす利点は明らかです。機械加工または研磨されたコンポーネントの表面仕上げの品質が向上し、工具寿命が長くなり、工具コストの削減につながります。
- 環境：製造時の環境への影響が軽減されます。
鉱物鋳造フレーム vs 鋳鉄フレーム
以前使用されていた鋳鉄フレームと比較して、新しいミネラル鋳造の利点を以下に示します。
| 鉱物鋳造 (エポキシ御影石) | 鋳鉄 | |
| ダンピング | 高い | 低い |
| 熱性能 | 熱伝導率が低い そしてハイスペック。熱 容量 | 熱伝導率が高く、 低スペック。熱容量 |
| 埋め込み部品 | 無制限のデザインと 一体成型と シームレスな接続 | 加工必要 |
| 耐食性 | エクストラハイ | 低い |
| 環境 親しみやすさ | 低エネルギー消費 | 高いエネルギー消費量 |
結論
ミネラル鋳造は当社の CNC 機械フレーム構造に最適です。それは技術的、経済的、環境的利点を明らかにもたらします。ミネラル鋳造技術は、優れた振動減衰、高い耐薬品性、および大きな熱的利点 (鋼と同様の熱膨張) を提供します。接続要素、ケーブル、センサー、測定システムはすべてアセンブリに流し込むことができます。
鉱物鋳造花崗岩ベッドマシニングセンターの利点は何ですか?
鉱物鋳物 (人造花崗岩、別名樹脂コンクリート) は、工作機械業界で構造材料として 30 年以上にわたって広く受け入れられています。
統計によると、ヨーロッパでは工作機械の 10 台に 1 台がベッドとして鉱物鋳物を使用しています。ただし、不適切な経験、不完全または不正確な情報を使用すると、鉱物鋳物に対する疑惑や偏見を招く可能性があります。したがって、新しい装置を作成する場合は、鉱物鋳造の長所と短所を分析し、他の材料と比較する必要があります。
建設機械のベースは一般に、鋳鉄、鉱物鋳物（ポリマーおよび/または反応性樹脂コンクリート）、鋼鉄/溶接構造（グラウト注入/非グラウト）および天然石（御影石など）に分類されます。それぞれの素材にはそれぞれの特徴があり、完璧な構造材は存在しません。特定の構造要件に応じて材料の長所と短所を検討することによってのみ、理想的な構造材料を選択することができます。
構造材料の 2 つの重要な機能、つまりコンポーネントの形状、位置、およびエネルギー吸収を保証することで、それぞれ性能要件 (静的性能、動的性能、熱的性能)、機能/構造要件 (精度、重量、肉厚、ガイド レールの容易さ) を規定します。材料の設置、メディア循環システム、物流）およびコスト要件（価格、数量、可用性、システムの特性）。
I. 構造材料の要求性能
1. 静特性
ベースの静的特性を測定する基準は、通常、高い強度ではなく、材料の剛性、つまり荷重下での最小変形です。静的弾性変形の場合、鉱物鋳物はフックの法則に従う等方性の均質な材料と考えることができます。
鉱物鋳物の密度と弾性率は、それぞれ鋳鉄の1/3です。鉱物鋳物と鋳鉄の比剛性は同じであるため、同じ重量であれば、形状の影響を考慮しなくても、鉄鋳物と鋳鉄の剛性は同じになります。鉱物鋳物の設計肉厚は、通常、鉄鋳物の3倍となる場合が多く、製品や鋳物の機械的性質には問題ありません。鉱物鋳物は、圧力がかかる静的な環境（ベッド、サポート、コラムなど）での作業に適していますが、薄壁および/または小さなフレーム（テーブル、パレット、ツールチェンジャー、キャリッジ、スピンドルサポートなど）には適していません。構造部品の重量は通常、鉱物鋳造メーカーの設備によって制限されており、15 トンを超える鉱物鋳造製品は一般にまれです。
2. 動特性
シャフトの回転速度や加速度が大きくなるほど、機械の動的性能がより重要になります。迅速な位置決め、迅速な工具交換、高速送りにより、機械構造部品の機械共振と動的励振が継続的に強化されます。コンポーネントの寸法設計に加えて、コンポーネントのたわみ、質量分布、動的剛性は、材料の減衰特性に大きく影響されます。
鉱物鋳造の使用は、これらの問題に対する優れた解決策を提供します。従来の鋳鉄よりも10倍振動を吸収するため、振幅と固有振動数を大幅に低減できます。
機械加工などの機械加工において、より高い精度、より良い表面品質、より長い工具寿命をもたらします。同時に、大型エンジンや遠心分離機のさまざまな材質のベース、トランスミッション鋳物、付属品の比較検証を通じて、騒音の影響に関しても鉱物鋳物が優れた性能を発揮しました。衝撃音分析によると、鉱物鋳造は音圧レベルの局所的な 20% の低減を達成できます。
3. 熱特性
専門家は、工作機械の偏差の約 80% は熱の影響によって引き起こされると推定しています。内部または外部の熱源、予熱、ワークピースの交換などのプロセスの中断はすべて、熱変形の原因となります。最適な材料を選択するには、材料要件を明確にする必要があります。比熱が高く熱伝導率が低いため、鉱物鋳物は過渡的な温度の影響 (ワークピースの変更など) や周囲温度の変動に対して優れた熱慣性を発揮します。金属床のように急速な予熱が必要な場合、または床温度が禁止されている場合は、加熱または冷却装置を鉱物鋳物に直接鋳造して温度を制御できます。このような温度補償装置を使用することで、温度の影響による変形を軽減することができ、リーズナブルなコストで精度を向上させることができます。
II.機能的および構造的要件
完全性は、鉱物鋳造を他の素材と区別する際立った特徴です。鉱物鋳物の最高鋳造温度は 45°C であり、高精度の金型と工具を使用して、部品と鉱物鋳物を一緒に鋳造することができます。
高度な再鋳造技術はミネラル鋳造ブランクにも使用でき、その結果、機械加工を必要としない正確な取り付けとレール表面が得られます。他の母材と同様に、鉱物鋳物には特定の構造設計ルールが適用されます。肉厚、耐荷重付属品、リブインサート、積み下ろし方法などは他の材質とはある程度異なるため、設計時に事前に考慮する必要があります。
Ⅲ．コスト要件
技術的な観点から検討することも重要ですが、費用対効果の重要性がますます高まっています。鉱物鋳造を使用すると、エンジニアは生産コストと運用コストを大幅に節約できます。機械加工コストの節約に加えて、鋳造、最終組み立て、物流コストの増加 (倉庫保管と輸送) もそれに応じてすべて削減されます。鉱物鋳物の高度な機能を考慮すると、プロジェクト全体として捉える必要があります。実際には、ベースがインストールされている場合と、事前にインストールされている場合の価格を比較する方が合理的です。比較的高い初期コストは鉱物鋳造金型と工具のコストですが、このコストは長期使用 (鋼型あたり 500 ～ 1000 個) で薄められ、年間の消費量は約 10 ～ 15 個です。
IV.使用範囲
構造材料として、鉱物鋳物は従来の構造材料を常に置き換えており、その急速な発展の鍵は鉱物鋳物、金型、安定した接合構造にあります。現在、鉱物鋳物は研削盤や高速加工など多くの工作機械分野で広く使用されています。研削盤メーカーは、機械ベッドに鉱物鋳物を使用する工作機械分野の先駆者です。たとえば、ABA z&b、Bahmler、Jung、Mikrosa、Schaudt、Stude などの世界的に有名な企業は、常に鉱物鋳造の減衰、熱慣性、完全性の恩恵を受けて、研削プロセスで高精度と優れた表面品質を実現してきました。 。
動的負荷が増大し続ける中、鉱物鋳物は工具研削盤の分野で世界をリードする企業からも支持されることが増えています。鉱物鋳造ベッドは剛性に優れており、リニアモーターの加速度による力をよく吸収します。同時に、優れた振動吸収性能とリニアモーターの有機的な組み合わせにより、ワークの表面品質と砥石の寿命を大幅に向上させることができます。
単体部分に関しては。長さ10000mm以内なら簡単です。
最小の壁の厚さはどれくらいですか?
一般に、機械ベースの最小セクション厚さは少なくとも 60 mm である必要があります。より薄いセクション（厚さ 10 mm など）は、細かい骨材サイズと配合で鋳造できます。
注湯後の収縮率は1000mmあたり0.1～0.3mm程度です。より精密な鉱物鋳造機械部品が必要な場合は、二次 CNC 研削、ハンドラッピング、またはその他の機械加工プロセスによって公差を達成できます。
当社のミネラル鋳造材料は天然済南黒御影石を選択しています。ほとんどの企業は、建物の建設に通常の自然花崗岩または通常の石を選択するだけです。
· 原材料: 高強度、高剛性、高耐摩耗性で世界的に有名な独特の済南黒御影石 (「済南清」花崗岩とも呼ばれる) 粒子を骨材として使用。
· 配合: 独自の強化エポキシ樹脂と添加剤を使用し、さまざまなコンポーネントをさまざまな配合で使用し、最適な総合性能を確保します。
・機械的特性：鋳鉄の約10倍の振動吸収性があり、静的・動的特性が良好。
・物性：密度が鋳鉄の約1/3、金属よりも遮熱性が高く、吸湿性がなく、熱安定性が良い。
・化学的特性：金属よりも耐食性が高く、環境に優しい。
・寸法精度：鋳造後の線収縮率は約0.1～0.3㎜/mで、各面の形状精度、カウンター精度が非常に高い。
· 構造の完全性: 非常に複雑な構造も鋳造できますが、天然の花崗岩を使用するには通常、組み立て、接合、接着が必要です。
· 遅い熱反応: 短期間の温度変化に対する反応ははるかに遅く、はるかに少ないです。
· 埋め込みインサート: ファスナー、パイプ、ケーブル、チャンバーを構造に埋め込むことができ、金属、石、セラミック、プラスチックなどのインサート材料を使用できます。