Welche Vorteile bietet das Bearbeitungszentrum für Marmorbetten aus Mineralguss?
Mineralguss (künstlich hergestellter Granit, auch Harzbeton genannt) ist in der Werkzeugmaschinenindustrie seit über 30 Jahren als Konstruktionswerkstoff weit verbreitet.
Laut Statistik verwendet in Europa jede zehnte Werkzeugmaschine Mineralguss als Bett.Allerdings kann die Nutzung unangemessener Erfahrungen, unvollständiger oder falscher Informationen zu Misstrauen und Vorurteilen gegenüber Mineral Castings führen.Daher ist es bei der Herstellung neuer Geräte notwendig, die Vor- und Nachteile von Mineralguss zu analysieren und mit anderen Materialien zu vergleichen.
Die Basis von Baumaschinen wird im Allgemeinen in Gusseisen, Mineralguss (Polymer- und/oder Reaktionsharzbeton), Stahl/Schweißkonstruktion (Injektion/Nicht-Injektion) und Naturstein (z. B. Granit) unterteilt.Jedes Material hat seine eigenen Eigenschaften und es gibt kein perfektes Strukturmaterial.Erst durch die Prüfung der Vor- und Nachteile des Werkstoffes entsprechend der konkreten baulichen Anforderungen kann der ideale Bauwerkstoff ausgewählt werden.
Die beiden wichtigen Funktionen von Strukturmaterialien: Gewährleistung der Geometrie, Position und Energieaufnahme von Komponenten bzw. stellen Leistungsanforderungen (statische, dynamische und thermische Leistung) bzw. funktionale/strukturelle Anforderungen (Genauigkeit, Gewicht, Wandstärke, Leichtigkeit der Führungsschienen). für Materialinstallation, Medienkreislaufsystem, Logistik) und Kostenanforderungen (Preis, Menge, Verfügbarkeit, Systemeigenschaften).
I. Leistungsanforderungen an Baumaterialien
1. Statische Eigenschaften
Das Kriterium zur Messung der statischen Eigenschaften einer Unterlage ist in der Regel die Steifigkeit des Materials – also eine minimale Verformung unter Belastung und nicht eine hohe Festigkeit.Bei statischer elastischer Verformung kann man sich Mineralgussteile als isotrope homogene Materialien vorstellen, die dem Hookeschen Gesetz gehorchen.
Die Dichte und der Elastizitätsmodul von Mineralguss betragen jeweils 1/3 von denen von Gusseisen.Da Mineralguss und Gusseisen bei gleichem Gewicht die gleiche spezifische Steifigkeit aufweisen, ist die Steifigkeit von Eisenguss und Mineralguss ohne Berücksichtigung des Formeinflusses gleich.In vielen Fällen ist die geplante Wandstärke von Mineralguss in der Regel dreimal so hoch wie die von Eisenguss, und diese Konstruktion verursacht keine Probleme hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften des Produkts oder des Gussstücks.Mineralguss eignet sich für Arbeiten in statischen, drucktragenden Umgebungen (z. B. Betten, Stützen, Säulen) und nicht als dünnwandige und/oder kleine Gestelle (z. B. Tische, Paletten, Werkzeugwechsler, Schlitten, Spindelträger).Das Gewicht von Strukturteilen wird in der Regel durch die Ausrüstung der Mineralgusshersteller begrenzt, und Mineralgussprodukte über 15 Tonnen sind in der Regel selten.
2. Dynamische Eigenschaften
Je größer die Drehzahl bzw. Beschleunigung der Welle ist, desto wichtiger ist die dynamische Leistung der Maschine.Schnelle Positionierung, schneller Werkzeugwechsel und Hochgeschwindigkeitsvorschub verstärken kontinuierlich die mechanische Resonanz und dynamische Anregung von Maschinenstrukturteilen.Neben der dimensionalen Gestaltung des Bauteils werden die Durchbiegung, die Massenverteilung und die dynamische Steifigkeit des Bauteils maßgeblich von den Dämpfungseigenschaften des Materials beeinflusst.
Eine gute Lösung dieser Probleme bietet der Einsatz von Mineralguss.Da es Vibrationen zehnmal besser absorbiert als herkömmliches Gusseisen, kann es die Amplitude und Eigenfrequenz erheblich reduzieren.
Bei Bearbeitungsvorgängen wie der maschinellen Bearbeitung kann es zu höherer Präzision, besserer Oberflächenqualität und längerer Werkzeuglebensdauer führen.Gleichzeitig schnitten die Mineralgussteile im Hinblick auf die Lärmbelastung auch durch den Vergleich und die Überprüfung der Sockel, Getriebegussteile und Zubehörteile aus verschiedenen Materialien für Großmotoren und Zentrifugen gut ab.Laut Trittschallanalyse kann durch den Mineralguss eine lokale Reduzierung des Schalldruckpegels um 20 % erreicht werden.
3. Thermische Eigenschaften
Experten schätzen, dass etwa 80 % der Abweichungen von Werkzeugmaschinen auf thermische Effekte zurückzuführen sind.Prozessunterbrechungen wie interne oder externe Wärmequellen, Vorwärmen, Werkstückwechsel etc. sind Ursachen für thermische Verformungen.Um das beste Material auswählen zu können, ist es notwendig, die Materialanforderungen zu klären.Die hohe spezifische Wärme und die geringe Wärmeleitfähigkeit ermöglichen Mineralguss eine gute thermische Trägheit gegenüber transienten Temperatureinflüssen (z. B. wechselnden Werkstücken) und Umgebungstemperaturschwankungen.Wenn wie bei einem Metallbett ein schnelles Vorheizen erforderlich ist oder die Betttemperatur nicht zulässig ist, können Heiz- oder Kühlvorrichtungen direkt in den Mineralguss eingegossen werden, um die Temperatur zu steuern.Der Einsatz einer solchen Temperaturkompensationseinrichtung kann die durch den Temperatureinfluss verursachte Verformung reduzieren und so die Genauigkeit zu vertretbaren Kosten verbessern.
II.Funktionale und strukturelle Anforderungen
Integrität ist ein Unterscheidungsmerkmal, das Mineralguss von anderen Materialien unterscheidet.Die maximale Gießtemperatur für Mineralguss beträgt 45 °C und zusammen mit hochpräzisen Formen und Werkzeugen können Teile und Mineralguss zusammen gegossen werden.
Fortschrittliche Nachgusstechniken können auch bei Mineralgussrohlingen eingesetzt werden, was zu präzisen Montage- und Schienenoberflächen führt, die keiner Bearbeitung bedürfen.Mineralguss unterliegt wie andere Grundwerkstoffe besonderen konstruktiven Gestaltungsregeln.Wandstärke, tragendes Zubehör, Rippeneinsätze, Be- und Entlademethoden unterscheiden sich alle bis zu einem gewissen Grad von anderen Materialien und müssen im Voraus bei der Konstruktion berücksichtigt werden.
III.Kostenanforderungen
Während die Betrachtung aus technischer Sicht wichtig ist, spielt die Kosteneffizienz zunehmend eine Rolle.Durch den Einsatz von Mineralguss können Ingenieure erhebliche Produktions- und Betriebskosten einsparen.Neben der Einsparung von Bearbeitungskosten werden auch Guss- und Endmontagekosten sowie steigende Logistikkosten (Lagerung und Transport) entsprechend reduziert.Angesichts der hohen Funktion von Mineralguss sollte es als Gesamtprojekt betrachtet werden.Tatsächlich ist es sinnvoller, einen Preisvergleich durchzuführen, wenn die Basis installiert oder vorinstalliert ist.Die relativ hohen Anschaffungskosten sind die Kosten für Mineralgussformen und -werkzeuge, aber diese Kosten können bei langfristiger Nutzung (500–1000 Stück/Stahlform) verwässert werden, und der jährliche Verbrauch beträgt etwa 10–15 Stück.
IV.Anwendungsbereich
Mineralguss ersetzt als Konstruktionswerkstoff immer wieder herkömmliche Konstruktionswerkstoffe und der Schlüssel zu seiner rasanten Entwicklung liegt in Mineralguss, Formen und stabilen Verbundstrukturen.Heutzutage werden Mineralgussteile in vielen Werkzeugmaschinenbereichen wie Schleifmaschinen und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung weit verbreitet eingesetzt.Schleifmaschinenhersteller waren Vorreiter im Werkzeugmaschinenbereich und verwendeten Mineralguss für Maschinenbetten.So profitieren beispielsweise weltbekannte Unternehmen wie ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude usw. seit jeher von der Dämpfung, thermischen Trägheit und Integrität von Mineralguss, um im Schleifprozess eine hohe Präzision und hervorragende Oberflächenqualität zu erzielen .
Bei immer höheren dynamischen Belastungen werden Mineralgussteile auch von weltweit führenden Unternehmen im Bereich Werkzeugschleifmaschinen zunehmend favorisiert.Das Mineralgussbett weist eine hervorragende Steifigkeit auf und kann die durch die Beschleunigung des Linearmotors verursachte Kraft gut eliminieren.Gleichzeitig kann die organische Kombination aus guter Vibrationsabsorptionsleistung und Linearmotor die Oberflächenqualität des Werkstücks und die Lebensdauer der Schleifscheibe erheblich verbessern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18.01.2022