机床横梁(精密机床制造的超级材料——矿物铸件)

Posted 2023-05-29

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机床横梁(精密机床制造的超级材料——矿物铸件)

矿物铸件定义矿物铸件也叫树脂混凝土，是用天然花岗岩碎料为主要原料，加入改性高性能热固性环氧树脂为辅料，经过混合搅拌、振动密实复合而成的一种新型复合材料产品。它是一种替代铸铁但优于铸铁的新型节能、环保结构材料——非金属合成材料。

产品性能◆广阔前景的可替代性矿物铸件是一种面向未来的环保材料，被欧美等国家发明至今已得到了广泛应用,它对于提高设备的机械性能和精度起到了关键性作用。但对于中国市场来说,这个领域还是空白。通过不断地研发、改进、创新及与用户互动，将矿物铸件产品的优化做到极致。矿物铸件产品已被广泛应用于高精度数控机床的机台、横梁、滑台、工作台上。特别是在铸铁材料价格飞涨的今天,矿物铸件产品其优良的性价比，可以等价替换传统的铸铁产品,未来前景相当广阔。◆复杂外型的成型能力和整合能力矿物铸件由于采用不同于传统铸铁的工艺流程，采用常温铸造，可以浇铸出各种传统铸铁无法浇铸的复杂外型。由于矿物铸件具有和钢铁相似的热膨胀系数，这就造就了其具有极强的整合能力，使用户省去很多的机加及装配时间，极大地提高了用户的生产效率、和经济效益。

机床机台在用矿物铸件制作的过程中，水管、油管、气管、穿线管、管接头、接地电线等配件可以直接预埋其中。各种配件安装孔位（例如线轨、丝杠支撑单元、钣金、拖链、光栅尺等）可以直接用304不锈钢镶嵌件与矿物铸件浇铸在一起。浇铸完成后的毛坯根据用户图纸要求对线轨安装面、丝杠支撑单元安装面等重要结合面进行高精密加工（用进口数控龙门导轨磨床加工），其余非重要安装面则无需加工，由灰铸铁精加工模具保证矿物铸件大面的平直度及外形尺寸。◆吸震性随着机床主轴的旋转速度越来越高，各进给轴的加速度越来越大，机床的动态性能就越显得重要。快速定位、刀具快速置换、高速进给对机床结构部件不断地产生共振和动态激励。除了结构部件的尺寸设计，部件的挠曲性、质量分布、动态刚性等性能很大程度上受到材料阻尼特性的影响。矿物铸件为这些问题提供了一个良好的解决方案。因为它比传统铸铁的吸振性能好10倍，能大幅度降低振幅和固有频率。特别是对大幅度的震动，矿物铸件具有极强的吸震能力。马达的震动以及在搬运途中叉车对矿物铸件的震动影响极小，可以很好地保证机器的精度。再诸如机械切削加工中，可以带来更高的精度、更好的表面质量、更长的刀具使用寿命。

◆高精度矿物铸件采用常温铸造，固化后不产生内应力，材料不变形。由于改性高性能热固性环氧树脂分子中，含有脂肪族羟基、醇基及基中极为活泼的环氧基，而羟基和醚基的极性，使得环氧树脂分子和相邻表面之间产生电磁吸力，环氧基与介质表面产生反应，生成化学键，故而粘结力特别高。另外其收缩率小，稳定性高，硬化后的收缩率为２％；添加填料成为矿物铸件后，收缩率小于0.2%，这就确保了机床机台各部件几何位置的精确固定以及静态、动态扭力及扭矩的吸收。矿物铸件的震动阻尼性能是铸铁的10倍，大大提高了机台的动态稳定性。机台用进口数控龙门导轨磨床进行高精密加工，从而获得持久的、稳定的高精度。◆热稳定性根据专家估计，机床加工产生的误差中约有80%由热影响引起。机床内部或外部热源、机床预热、更换工件、加工中断等情况都是导致热变形的原因。矿物铸件的热传导率是铸铁的二十五分之一，比热容是铸铁的两倍。高比热容和低热传导率使得矿物铸件对温度的影响（如更换工件）和周边温度波动有良好的热惯性。这样可以有效地把机床因受热引起的几何尺寸误差控制在最小，从而保证了机床的精度。

◆耐腐蚀性由于矿物铸件的主要原料为天然花岗岩碎料，其成分为二氧化硅和改性高性能热固性环氧树脂混合、硬化后对一般含有酸性、碱性的切削液、冷却液有极强的耐腐蚀性。这样就可以直接在机台中预留用于贮藏液体的型腔。这样省掉了水箱或油箱，大大提高了生产效率和经济效益。◆绝缘性由于矿物铸件中的粘结剂与填料均为非金属物质，也就让它具有天生的绝缘性。例如在潜艇的AIP系统（不依赖空气推进系统）中也大量使用了矿物铸件的零件，极大地增强了潜艇的隐蔽性。◆快速交付矿物铸件毛坯固化时间为8小时，脱模清理后再次以40°的温度保温24小时即可安排精加工，基本可以做到1件/天，这样1套金属模具的生产效率可以达到30件/月，用户可以根据自己的采购订单来制定开金属模具的数量，保证机床能够及时的交付整机厂。◆矿物铸件的力学性能矿物铸件复合材料是一种新型材料，与铸铁。钢材料相比，有许多其他材料达不到的特性，综合三种材料各种性能

如表：