鉱物鋳造用大理石ベッド加工センターの利点は何ですか？

鉱物鋳造用大理石ベッド加工センターの利点は何ですか？
鉱物鋳造品（人工花崗岩、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年以上にわたり広く受け入れられてきた。

統計によると、ヨーロッパでは工作機械の10台に1台がベッド材として鉱物鋳物を使用している。しかし、不適切な経験や不完全または誤った情報の使用は、鉱物鋳物に対する疑念や偏見につながる可能性がある。したがって、新しい設備を設計する際には、鉱物鋳物の長所と短所を分析し、他の材料と比較検討する必要がある。

建設機械の土台は、一般的に鋳鉄、鉱物鋳造（ポリマーコンクリートおよび／または反応性樹脂コンクリート）、鋼／溶接構造（グラウト工法／非グラウト工法）、天然石（花崗岩など）に分類されます。それぞれの材料には固有の特性があり、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、すなわち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は、それぞれ性能要件（静的、動的、および熱的性能）、材料の設置、媒体循環システム、物流に関する機能的/構造的要件（精度、重量、壁厚、ガイドレールの容易さ）、およびコスト要件（価格、数量、入手可能性、システム特性）を提示します。
I. 構造材料の性能要件

1. 静的特性

基材の静的特性を測定する基準は、通常、強度の高さではなく、材料の剛性、すなわち荷重下での最小変形量である。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みなすことができる。

鉱物鋳物の密度と弾性率は、それぞれ鋳鉄の1/3です。鉱物鋳物と鋳鉄は比剛性が同じであるため、同じ重量であれば、形状の影響を考慮しない限り、鋳鉄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鋳鉄の3倍ですが、この設計は製品または鋳物の機械的特性に関して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、柱など）での使用に適していますが、薄肉および/または小型のフレーム（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、鉱物鋳物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物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、機械の動的性能の重要性が増します。高速位置決め、高速工具交換、高速送りは、機械構造部品の機械的共振と動的励起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、動的剛性は、材料の減衰特性によって大きく影響を受けます。

鉱物鋳物を使用することで、これらの問題に対する優れた解決策が得られます。鉱物鋳物は従来の鋳鉄よりも振動を10倍吸収するため、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工程において、鉱物鋳物はより高い精度、より優れた表面品質、そしてより長い工具寿命を実現します。同時に、騒音の影響という点でも、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、付属品など、異なる材質の製品との比較検証を通じて、鉱物鋳物は優れた性能を発揮しました。衝撃音解析によると、鉱物鋳物は音圧レベルを局所的に20%低減できることが分かりました。

3. 熱特性

専門家は、工作機械の誤差の約80%は熱の影響によるものだと推定しています。内部または外部の熱源、予熱、ワークピースの交換などの工程の中断はすべて、熱変形の原因となります。最適な材料を選択するためには、材料の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、ワークピースの交換などの一時的な温度変化や周囲温度の変動に対して優れた熱慣性を持ちます。金属ベッドのように急速な予熱が必要な場合や、ベッド温度が制限されている場合は、加熱または冷却装置を鉱物鋳物に直接組み込んで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でき、妥当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、鉱物鋳造品を他の材料と区別する特徴です。鉱物鋳造品の最高鋳造温度は45℃であり、高精度の金型と工具を用いることで、部品と鉱物鋳造品を同時に鋳造することが可能です。

高度な再鋳造技術は、鉱物鋳造ブランクにも適用でき、機械加工を必要としない精密な取付面やレール面を実現できます。他の基材と同様に、鉱物鋳造品にも特定の構造設計規則が適用されます。肉厚、耐荷重部材、リブインサート、荷重負荷および荷重除去方法などは、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. 費用要件

技術的な観点から検討することも重要ですが、コスト効率の重要性もますます高まっています。鉱物鋳造を使用することで、エンジニアは生産コストと運用コストを大幅に削減できます。機械加工コストの削減に加え、鋳造、最終組立、物流コスト（倉庫保管と輸送）の増加も相応に削減されます。鉱物鋳造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べきです。実際には、ベースが設置されている、または事前に設置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（鋼製金型1つあたり500～1000個）で希釈でき、年間消費量は約10～15個です。

IV．使用範囲

構造材料として、鉱物鋳造品は従来の構造材料に取って代わりつつあり、その急速な発展の鍵は、鉱物鋳造、鋳型、そして安定した接合構造にあります。現在、鉱物鋳造品は研削盤や高速加工機など、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、工作機械ベッドに鉱物鋳造品を使用するという点で、工作機械分野のパイオニアとなっています。例えば、ABA z&b、Bahmler、Jung、Mikrosa、Schaudt、Studeなどの世界的に有名な企業は、研削加工において高精度と優れた表面品質を実現するために、鉱物鋳造品の制振性、熱慣性、そして一体性を活用してきました。

動的負荷の増大に伴い、鉱物鋳造は工具研削盤分野における世界有数の企業からもますます支持を集めています。鉱物鋳造ベッドは優れた剛性を持ち、リニアモーターの加速によって生じる力を効果的に吸収できます。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砥石の寿命を大幅に向上させることができます。