Quels sont les avantages du centre d'usinage sur lit de marbre en coulée minérale ?

Quels sont les avantages du centre d'usinage sur lit de marbre en coulée minérale ?
Les pièces moulées minérales (granit artificiel ou béton de résine) sont largement acceptées dans l'industrie des machines-outils depuis plus de 30 ans comme matériau de structure.

Selon les statistiques, en Europe, une machine-outil sur dix utilise des pièces moulées minérales comme lit.Cependant, l'utilisation d'une expérience inappropriée, d'informations incomplètes ou incorrectes peut conduire à des soupçons et à des préjugés à l'encontre de Mineral Castings.Par conséquent, lors de la fabrication de nouveaux équipements, il est nécessaire d’analyser les avantages et les inconvénients des pièces moulées minérales et de les comparer avec d’autres matériaux.

La base des engins de construction est généralement divisée en fonte, fonte minérale (béton polymère et/ou résine réactive), structure en acier/soudée (avec/sans jointoiement) et pierre naturelle (telle que le granit).Chaque matériau a ses propres caractéristiques et il n’existe pas de matériau structurel parfait.Ce n'est qu'en examinant les avantages et les inconvénients du matériau en fonction des exigences structurelles spécifiques que le matériau structurel idéal peut être sélectionné.

Les deux fonctions importantes des matériaux de structure, garantir la géométrie, la position et l'absorption d'énergie des composants, mettent respectivement en avant des exigences de performances (performances statiques, dynamiques et thermiques), des exigences fonctionnelles/structurelles (précision, poids, épaisseur de paroi, facilité de montage des rails de guidage). pour l'installation des matériaux, le système de circulation des médias, la logistique) et les exigences de coûts (prix, quantité, disponibilité, caractéristiques du système).
I. Exigences de performances pour les matériaux de structure

1. Caractéristiques statiques

Le critère de mesure des propriétés statiques d’une base est généralement la rigidité du matériau – déformation minimale sous charge plutôt qu’une résistance élevée.Pour la déformation élastique statique, les pièces moulées minérales peuvent être considérées comme des matériaux homogènes isotropes obéissant à la loi de Hooke.

La densité et le module élastique des pièces moulées minérales représentent respectivement 1/3 de ceux de la fonte.Étant donné que les pièces moulées minérales et les fontes ont la même rigidité spécifique, sous le même poids, la rigidité des pièces moulées en fer et des fontes minérales est la même sans tenir compte de l'influence de la forme.Dans de nombreux cas, l'épaisseur de paroi de conception des pièces moulées minérales est généralement 3 fois supérieure à celle des pièces moulées en fer, et cette conception ne posera aucun problème en termes de propriétés mécaniques du produit ou de la pièce moulée.Les pièces moulées minérales conviennent au travail dans des environnements statiques soumis à une pression (par exemple, lits, supports, colonnes) et ne conviennent pas comme cadres à parois minces et/ou petits (par exemple tables, palettes, changeurs d'outils, chariots, supports de broche).Le poids des pièces structurelles est généralement limité par l'équipement des fabricants de fonderie minérale, et les produits de fonderie minérale dépassant 15 tonnes sont généralement rares.

2. Caractéristiques dynamiques

Plus la vitesse de rotation et/ou l’accélération de l’arbre est élevée, plus les performances dynamiques de la machine sont importantes.Un positionnement rapide, un remplacement rapide des outils et une avance à grande vitesse renforcent continuellement la résonance mécanique et l'excitation dynamique des pièces structurelles de la machine.Outre la conception dimensionnelle du composant, la flèche, la répartition des masses et la rigidité dynamique du composant sont fortement affectées par les propriétés d'amortissement du matériau.

L’utilisation de fontes minérales offre une bonne solution à ces problèmes.Parce qu’elle absorbe les vibrations 10 fois mieux que la fonte traditionnelle, elle peut réduire considérablement l’amplitude et la fréquence propre.

Dans les opérations d'usinage telles que l'usinage, il peut apporter une plus grande précision, une meilleure qualité de surface et une durée de vie plus longue.Dans le même temps, en termes d'impact sonore, les pièces moulées minérales ont également obtenu de bons résultats grâce à la comparaison et à la vérification des bases, des pièces moulées de transmission et des accessoires de différents matériaux pour les grands moteurs et les centrifugeuses.Selon l'analyse des bruits d'impact, la fonte minérale peut atteindre une réduction locale du niveau de pression acoustique de 20 %.

3. Propriétés thermiques

Les experts estiment qu’environ 80 % des déviations des machines-outils sont causées par des effets thermiques.Les interruptions de processus telles que les sources de chaleur internes ou externes, le préchauffage, le changement de pièces, etc. sont autant de causes de déformation thermique.Afin de pouvoir sélectionner le meilleur matériau, il est nécessaire de clarifier les exigences en matière de matériaux.La chaleur spécifique élevée et la faible conductivité thermique permettent aux pièces moulées minérales d'avoir une bonne inertie thermique face aux influences transitoires de la température (telles que le changement de pièces) et aux fluctuations de la température ambiante.Si un préchauffage rapide est requis comme un lit métallique ou si la température du lit est interdite, des dispositifs de chauffage ou de refroidissement peuvent être directement coulés dans la fonte minérale pour contrôler la température.L'utilisation de ce type de dispositif de compensation de température peut réduire la déformation provoquée par l'influence de la température, ce qui contribue à améliorer la précision à un coût raisonnable.

II.Exigences fonctionnelles et structurelles

L'intégrité est une caractéristique distinctive qui distingue les pièces moulées minérales des autres matériaux.La température maximale de coulée des pièces moulées minérales est de 45 °C et, avec des moules et des outils de haute précision, des pièces et des pièces moulées minérales peuvent être coulées ensemble.

Des techniques avancées de refonte peuvent également être utilisées sur des ébauches de fonte minérale, ce qui permet d'obtenir des surfaces de montage et de rail précises qui ne nécessitent pas d'usinage.Comme les autres matériaux de base, les pièces moulées minérales sont soumises à des règles de conception structurelle spécifiques.L'épaisseur des parois, les accessoires porteurs, les inserts de nervures, les méthodes de chargement et de déchargement sont tous différents dans une certaine mesure des autres matériaux et doivent être pris en compte à l'avance lors de la conception.

III.Exigences en matière de coûts

Même s’il est important de l’envisager d’un point de vue technique, le rapport coût-efficacité montre de plus en plus son importance.L’utilisation de pièces moulées minérales permet aux ingénieurs de réaliser d’importantes économies sur les coûts de production et d’exploitation.En plus des économies sur les coûts d'usinage, le moulage, l'assemblage final et les coûts logistiques croissants (entreposage et transport) sont tous réduits d'autant.Compte tenu de la fonction de haut niveau des pièces moulées minérales, celle-ci doit être considérée comme un projet global.En fait, il est plus raisonnable de faire une comparaison de prix lorsque la base est installée ou pré-installée.Le coût initial relativement élevé est le coût des moules et de l'outillage de coulée minérale, mais ce coût peut être dilué dans une utilisation à long terme (500 à 1 000 pièces/moule en acier) et la consommation annuelle est d'environ 10 à 15 pièces.

IV.Domaine d'utilisation

En tant que matériau structurel, les pièces moulées minérales remplacent constamment les matériaux structurels traditionnels, et la clé de leur développement rapide réside dans la fonte minérale, les moules et les structures de liaison stables.À l'heure actuelle, les pièces moulées minérales sont largement utilisées dans de nombreux domaines de machines-outils tels que les rectifieuses et l'usinage à grande vitesse.Les fabricants de rectifieuses ont été des pionniers dans le secteur des machines-outils en utilisant des pièces moulées minérales pour les bâtis de machines.Par exemple, des entreprises de renommée mondiale telles que ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. ont toujours bénéficié de l'amortissement, de l'inertie thermique et de l'intégrité des pièces moulées minérales pour obtenir une haute précision et une excellente qualité de surface dans le processus de meulage. .

Avec des charges dynamiques toujours croissantes, les fontes minérales sont également de plus en plus privilégiées par les entreprises leaders mondiaux dans le domaine des affûteuses d'outils.Le lit en fonte minérale a une excellente rigidité et peut bien éliminer la force provoquée par l'accélération du moteur linéaire.Dans le même temps, la combinaison organique de bonnes performances d'absorption des vibrations et d'un moteur linéaire peut améliorer considérablement la qualité de surface de la pièce et la durée de vie de la meule.