ミネラル鋳造大理石ベッド加工センターの利点は何ですか?

ミネラル鋳造大理石ベッド加工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、構造材料として 30 年以上にわたって工作機械業界で広く受け入れられてきました。

統計によると、ヨーロッパでは10台に1台の工作機械がミネラルキャスティングをベッドとして使用しています。しかし、不適切な経験、不完全または不正確な情報に基づくと、ミネラルキャスティングに対する疑念や偏見につながる可能性があります。そのため、新しい機械を開発する際には、ミネラルキャスティング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、一般的に鋳鉄、鉱物鋳造（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／ノングラウト）、天然石（花崗岩など）に分けられます。それぞれの材料には独自の特性があり、完璧な構造材料は存在しません。具体的な構造要件に応じて材料の長所と短所を検討することでのみ、理想的な構造材料を選定することができます。

構造材料の 2 つの重要な機能、すなわち部品の形状、位置、エネルギー吸収の保証は、それぞれ、材料の設置、媒体循環システム、物流に対する性能要件 (静的、動的、熱的性能)、機能的/構造的要件 (精度、重量、壁の厚さ、ガイドレールの容易さ)、およびコスト要件 (価格、数量、可用性、システム特性) を提示します。
I. 構造材料に対する性能要件

1. 静的特性

基盤の静的特性を測定する基準は通常、材料の剛性、つまり高い強度ではなく、荷重下での最小の変形です。静的弾性変形に関しては、鉱物鋳物はフックの法則に従う等方性均質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。鉱物鋳物と鋳鉄は同じ比剛性を持つため、同じ重量であれば、形状の影響を考慮しなければ、鉄鋳物と鉱物鋳物の剛性は同じです。多くの場合、鉱物鋳物の設計肉厚は鉄鋳物の 3 倍であり、この設計は製品または鋳物の機械的性質の点で問題を引き起こしません。鉱物鋳物は、圧力がかかる静的環境 (ベッド、サポート、コラムなど) での作業に適しており、薄肉または小型フレーム (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、15 トンを超える鉱物鋳造製品は一般的にまれです。

2. 動的特性

軸の回転速度や加速度が大きいほど、機械の動的性能が重要になります。迅速な位置決め、迅速な工具交換、そして高速送りは、機械構造部品の機械的共振と動的励振を継続的に強化します。部品の寸法設計に加えて、部品のたわみ、質量分布、および動剛性は、材料の減衰特性に大きく影響されます。

ミネラルキャストの使用は、これらの問題に対する優れた解決策となります。従来の鋳鉄に比べて振動吸収性が10倍優れているため、振幅と固有振動数を大幅に低減できます。

切削加工などの機械加工において、高精度、優れた表面品質、そして工具寿命の延長を実現します。同時に、騒音への影響に関しても、大型エンジンや遠心分離機のベース、トランスミッション鋳物、および各種材料の付属品との比較検証において、鉱物鋳物は優れた性能を示しました。衝撃音解析によると、鉱物鋳物は局所的に音圧レベルを20%低減できることが示されています。

3. 熱特性

専門家は、工作機械の偏差の約80％が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。鉱物鋳物は比熱が高く熱伝導率が低いため、過渡的な温度の影響（ワークピースの交換など）や周囲温度の変動に対して優れた熱慣性を備えています。金属ベッドのように急速な予熱が必要な場合、またはベッド温度が制限される場合は、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することができます。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低減でき、合理的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

ミネラルキャスティングは、その完全性こそが他の素材と大きく異なる特徴です。ミネラルキャスティングの最高鋳造温度は45℃で、高精度の金型と工具を使用することで、部品とミネラルキャスティングを一体的に鋳造することが可能です。

ミネラルキャスティングブランクには、高度な再鋳造技術を用いることで、機械加工を必要とせずに精密な取り付け面とレール面を実現できます。他の母材と同様に、ミネラルキャスティングにも特定の構造設計ルールが適用されます。壁厚、耐荷重アクセサリ、リブインサート、荷重負荷方法などは、他の材料とはある程度異なるため、設計段階で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はますます高まっています。ミネラルキャスティングを使用すると、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、最終組立、そして増加する物流コスト（倉庫保管と輸送）もすべてそれに応じて削減されます。ミネラルキャスティングの高機能を考えると、プロジェクト全体として見る必要があります。実際には、ベースが設置されている場合、または事前にインストールされている場合に価格比較を行う方が合理的です。比較的高い初期コストはミネラルキャスティング金型と工具のコストですが、このコストは長期使用（500〜1000個/鋼製金型）で希釈され、年間消費量は約10〜15個です。

IV. 利用範囲

構造材料としてのミネラルキャスティングは、伝統的な構造材料に絶えず取って代わっています。その急速な発展の鍵は、ミネラルキャスティング、金型、そして安定した結合構造にあります。現在、ミネラルキャスティングは、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、工作機械分野において、機械ベッドにミネラルキャスティングを採用する先駆者です。例えば、ABA z&b、Bahmler、Jung、Mikrosa、Schaudt、Studeなどの世界的に有名な企業は、ミネラルキャスティングの減衰、熱慣性、そして完全性という利点を常に活用し、研削工程において高精度で優れた表面品質を実現しています。

動的負荷が増大する中、工具研削盤分野においても、ミネラルキャストは世界をリードする企業からますます支持されています。ミネラルキャストベッドは優れた剛性を備え、リニアモーターの加速による力を十分に吸収します。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、ワークピースの表面品質と研削砥石の寿命を大幅に向上させることができます。