Introducere: Lupta împotriva vibrațiilor structurale
În cazul frezei CNC cu viteză mare-, șlefuirii și gravării de precizie, vibrațiile structurale sunt principalul factor limitator pentru calitatea finisajului suprafeței și durata de viață a sculei. Când o unealtă de tăiere se cuplează cu o piesă de prelucrat la viteze mari de rotație, forțele de tăiere generează excitație de-frecvență înaltă. Dacă aceste vibrații se propagă prin cadrul mașinii, ele provoacă rezonanță, rezultând urme vizibile de vibrații pe piesa de prelucrat și micro-așchiere accelerată a marginilor sculei de tăiere.
Din punct de vedere istoric, constructorii de mașini-unelte s-au bazat pe fonta gri datorită capacității sale decente și a caracteristicilor de amortizare moderate. Cu toate acestea, deoarece producția modernă necesită viteze de avans mai mari, toleranțe mai strânse (unde rugozitatea suprafeței este mai mică de 0,1 micrometri) și o durată de viață mai lungă a sculei, fonta este rapid înlocuită cu materiale compozite-de înaltă performanță. FĂRĂ EGALbazele mașinilor de turnare a mineralelor(cunoscut și sub denumirea de granit artificial sau beton de rășină) reprezintă stadiul tehnicii în proiectarea structurală a mașinilor-unelte cu amortizare ridicată-.
Fizica amortizarii: turnare minerală vs. fontă
Amortizarea este capacitatea unui material de a disipa energia mecanică (vibrații) prin transformarea acesteia în energie micro-termică. Raportul de amortizare (reprezentat ca coeficient eta) este o măsură adimensională a acestei capacități. Atunci când o mașină se confruntă cu un ciclu de impact sau vibrații, un material cu amortizare ridicată va readuce sistemul în repaus mult mai repede decât un material cu amortizare scăzută.
Decăderea matematică a amplitudinii vibrației în timp este calculată astfel:
Amplitudine la momentul t=Amplitudinea inițială înmulțită cu constanta matematică e ridicată la puterea raportului de amortizare negativ, înmulțită cu frecvența naturală și timp.
O privire comparativă asupra raporturilor de amortizare dezvăluie superioritatea clară a turnării minerale:
Oțel structural: Raport de amortizare de aproximativ 0,001.
Fontă gri: raport de amortizare de aproximativ 0,003.
Turnare minerală: raport de amortizare de aproximativ 0,020 până la 0,030.
Capacitatea de amortizare a turnării minerale fără egal este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a fontei cenușii și de aproape 30 de ori mai mare decât cea a oțelului de structură. Acest comportament excepțional de amortizare suprimă aproape instantaneu armonicile de-frecvență înaltă. Pentru utilizatorul-final, aceasta se traduce direct în:
Calitate superioară a suprafeței: elimină micro-câlcâiala, permițând finisaje de suprafață de calitate-optică direct de la mașina de frezat.
Durată de viață extinsă a sculei: Reducerea amplitudinii vibrațiilor minimizează uzura ciclică de impact asupra sculelor din carbură și diamant, prelungind durata de viață a sculei cu până la 30%.
Viteze de avans crescute: Mașinile pot funcționa la parametri dinamici mult mai mari fără a induce instabilitate structurală.
Compoziția materialului și distribuția mai completă a dimensiunii particulelor
Turnarea minerală fără egal este un material compozit avansat conceput din două componente principale: agregate minerale naturale de înaltă puritate și un sistem de liant cu rășini epoxidice de înaltă performanță.
Amestecul de agregate constă din pietrișuri de cuarț, bazalt și granit atent selectate. Pentru a obține o densitate maximă de ambalare și a minimiza volumul de rășină epoxidice costisitoare necesar, utilizăm curba de distribuție Fuller pentru a optimiza raportul mărimii granulelor. Prin amestecarea unor fracțiuni precise de particule grosiere, medii, fine și ultra-fine, boabele mai mici umplu perfect golurile dintre pietrele mai mari.
Procentul de agregat care trece printr-o sită cu dimensiunea deschiderii d se calculează astfel:
Procent=100 înmulțit cu raportul dintre dimensiunea deschiderii d și dimensiunea maximă a particulei D, crescută la puterea exponentului de gradare n (optimizat aproape de 0,5 pentru densitatea structurală maximă).
Această matrice de agregat extrem de densă este legată împreună folosind o rășină epoxidice avansată cu întărire la rece-(reprezentând aproximativ 8% până la 12% din greutatea totală). Spre deosebire de turnarea tradițională a fierului, care necesită topirea metalelor la temperaturi care depășesc 1200 de grade Celsius, turnarea noastră minerală este procesată printr-un ciclu de întărire la rece-la temperatură scăzută, ecologic, care are ca rezultat o contracție practic zero și stres termic rezidual zero.
Libertatea de proiectare și integrarea funcțională
Unul dintre cele mai puternice avantaje ale turnării minerale fără egal este capacitatea de a turna caracteristici interne complexe direct în patul mașinii. Deoarece materialul este procesat în stare lichidă de șlam la temperatura camerei, putem poziționa componente funcționale în interiorul matriței înainte de turnare:
Ancore și ghidaje din oțel încorporate: plăcile de-oțel de înaltă precizie cu știfturi de ancorare sudate pot fi turnate direct în compozit. Ulterior, aceste plăci sunt șlefuite cu precizie-pentru a servi drept suprafețe de montare de referință pentru ghidaje liniare.
Canale de răcire integrate: țevile de răcire cu lichid pot fi turnate în structură. Acest lucru permite controlul activ al temperaturii patului mașinii, prevenind deformarea termică în timpul ciclurilor prelungite de prelucrare-de mare putere.
Conducte și cavități interne: conductele electrice, liniile hidraulice și furtunurile pneumatice pot fi direcționate în interiorul turnării, creând o arhitectură a mașinii foarte integrată,-economisitoare de spațiu și curată.
Prin eliminarea mai multor pași de prelucrare și asamblare post-turnare, turnarea minerală FĂRĂ EGALĂ oferă producătorilor de mașini-unelte o soluție structurală optimizată,-de înaltă performanță, care combină o stabilitate dinamică extremă cu o flexibilitate de proiectare fără egal.