A vibráció az egyik legtartósabb forrása a pontosságvesztésnekprecíziós berendezések. Megjelenhet csevegésként a megmunkáló központban, homályos képadatokként egy optikai ellenőrző rendszerben, instabil tapintó leolvasásként egy koordináta-mérőgépben, vagy egy gyors tengelymozgás utáni beállási időként. Az eredmény ismerős: gyengébb felületkezelés, kisebb áteresztőképesség, nagyobb szerszámkopás, következetlen mérések és hosszabb várakozási idő, amíg a rendszer stabilizálódik.
A gépgyártók hagyományosan öntöttvashoz fordultak, ha stabil, merev szerkezetre van szükségük. Praktikus és{1}}jól érthető anyag marad a gépágyakhoz, oszlopokhoz, asztalokhoz és szerelvénytestekhez. Ám ahogy a berendezések a nagyobb sebesség, a kisebb tűréshatárok és az érzékenyebb érzékelőrendszerek felé haladnak, egy másik anyag is felkeltette a figyelmet: az ásványi öntvény, más néven polimerbeton, epoxi gránit vagy ásványi kompozit.
A választás nem egyszerűen „új versus régi”. Az ásványöntvény és az öntöttvas különbözőképpen viselkedik vibráció hatására, és mindegyik más tervezési megközelítést igényel. Mérnöki vásárlók, minőségügyi vezetők és labortechnikusok számára hasznos kérdés: melyik szerkezet fogja szabályozni a rezgést a gép számára fontos frekvenciatartományban és üzemállapotban?
Mit jelent a csillapítás a géptervezésben
A gép szerkezetének két dologra van szüksége: merevségre és csillapításra.
A merevség határozza meg, hogy egy szerkezet statikus vagy lassan változó terhelés hatására mekkora mértékben hajlik el. A csillapítás határozza meg, hogy a rezgési energia milyen gyorsan csökken a zavarás után. A nagy -merevségű szerkezet jól ellenáll a hajlításnak, de a gerjesztés után is továbbadja a rezgést vagy a gyűrűt. A nagy-csillapítású szerkezet gyorsabban disszipálja ezt az energiát, csökkentve az oszcilláció amplitúdóját és időtartamát.
Ez a különbség gyors gépi-tengelyváltás, szerszámbekapcsolás, szakaszos vágás vagy külső padlózavar után válik láthatóvá. A korlátozott csillapítású szerkezet az esemény után is rezeg. A jobb-csillapított szerkezet gyorsabban leülepszik.
A mérést gyakran csillapítási arányként vagy logaritmikus csökkenésként fejezik ki a szabad-rezgéscsillapítás során. Ezeket a számokat körültekintően kell értelmezni, mert az anyagösszetétel, az alkatrészek geometriája, a peremfeltételek, a terhelés és a vizsgálati módszer mind megváltoztathatják az eredményt. Ennek ellenére az összehasonlító kutatások következetesen azt találják, hogy az epoxi-ásványi szerkezetek lényegesen nagyobb csillapítást mutatnak, mint a hasonló öntöttvas szerkezetek.
Egy publikált hatás{0}}tesztvizsgálat gép-szerszámos sírköveken 1,48%-os csillapítási arányt mért egy epoxi-ásványi szerkezetre, szemben az öntöttvas-példa 0,33%-ával, az első vibrációs módban. Ugyanez a kutatás azt is megjegyezte, hogy a frekvenciaválaszt és a merevséget a csillapítással együtt kell értékelni, nem pedig egyetlen anyagi tulajdonságként kezelni.
Miért nyeli el az ásványöntvény a vibrációt?
Az ásványöntvény egy kompozit. Általában gondosan osztályozott ásványi aggregátumokból,{1}}mint például gránitból, kvarcból, bazaltból vagy szilícium-dioxidból,{2}}polimer gyantarendszerrel kötöttek. Az aggregátum ömlesztett, nyomószilárdságot és mérettömeget biztosít. A polimer mátrix belső csillapítást biztosít.
Amikor egy rezgéshullám áthalad az ásványöntő gép alján, a gyanta{0}}aggregátum szerkezetén belüli mikroszkopikus deformáció és súrlódás a rezgési energia egy részét hőként disszipálja. A fémszerkezetek nem biztosítják ugyanazt a viszkoelasztikus mechanizmust. Az öntöttvas a hegesztett acélhoz képest jelentős belső csillapítással rendelkezik, de kristályos fémszerkezet marad, amely könnyebben továbbítja a vibrációt, mint a polimer -ásványi kompozit anyagok.
Emiatt az ásványi öntvényt gyakran választják olyan vibrációra{0}}érzékeny berendezésekhez, mint például:
Nagy sebességű{0}}CNC megmunkálóközpontok és köszörűgépek
Precíziós lézeres feldolgozó rendszerek
Optikai ellenőrzés és AOI berendezések
Félvezető tartószerkezetek és szelet{0}}kezelő berendezések
Koordináta mérőgépek és méret{0}}ellenőrző platformok
Orvosi képalkotó, ipari CT- és röntgenberendezések{0}}
Precíziós automatizálási rendszerek, XY fokozatok és lineáris{0}}motoros platformok
A beszállítói és iparági referenciák általában az ásványi öntvény csillapítási teljesítményéről számolnak be, amely többszöröse az öntöttvasénak. Egyes közzétett értékek nyolc{1}}-tíz{2}}-szeres különbséget jeleznek a logaritmikus csökkenésben, bár a tényleges teljesítményt a végső szerkezeten kell ellenőrizni, nem pedig egy általános anyagi állításból következtetni.
Az öntöttvasnak még mindig van szerepe
Az öntöttvas nem elavult, és nem szabad precíziós gépekhez alkalmatlannak minősíteni.
Továbbra is vonzó, mert nagy merevséget, ismert tervezési szabályokat, bevált öntödei eljárásokat, jó megmunkálhatóságot és robusztus viselkedést kínál koncentrált mechanikai terhelések mellett. Magasabb rugalmassági modulusa azt jelenti, hogy az öntöttvas ágy gyakran eléri a szükséges statikus merevséget, vékonyabb keresztmetszetű-, mint az ásványi öntvény megfelelője.
Ez akkor számít, ha a gép{0}}burok mérete, szerkezeti súlya, terheléskoncentrációja vagy szerelési korlátai korlátozzák a szakasz méretét.
Az ásványöntvények rugalmassági modulusa általában alacsonyabb, mint az öntöttvasé. Az egyenértékű statikus merevség eléréséhez a mérnököknek nagyobb keresztmetszetekre,{1}}bordákra, acél megerősítésre vagy hibrid szerkezetekre lehet szükségük. Az öntöttvas{3}}vas és ásványi{4}}gyanta gép-szerszámágyakkal kapcsolatos egyik kutatási áttekintése arra figyelmeztetett, hogy az ásványi öntvény önmagában nem elegendő bizonyos komplett gép-ágyszerkezetekhez, ahol a mechanikai szilárdsági követelmények dominálnak.
Ez nem minden alkalmazás gyengesége. Ez tervezési feltétel. Egy jól-megtervezett ásványi öntvényalap nem közvetlenül formál-a-forma helyettesítője egy meglévő vasöntvénynek. A saját anyagi viselkedése alapján kell megtervezni.
A rezonancia-kérdés
A magasabb csillapítás nem jelenti automatikusan azt, hogy minden természetes frekvencia javul.
Az ásványi öntvényszerkezetek természetes frekvenciája alacsonyabb lehet, mint az egyenértékű öntöttvas szerkezeteké a merevség és a geometria különbségei miatt. Ugyanakkor nagyobb csillapítása csökkentheti a rezonanciaválasz amplitúdóját és lerövidítheti az ülepedési időt. Más szóval, az anyag kevésbé teheti ki a gépet a káros rezgésekre, még akkor is, ha a szerkezeti frekvenciatérkép eltérő.
A CNC-csiszológépek szerkezetére vonatkozó 2018-as kutatás jól illusztrálja ezt. Azt találta, hogy az ásványi-gyanta szerkezetek kevésbé kedvező viselkedést mutathatnak bizonyos alacsonyabb-frekvenciás régiókban, de kevésbé valószínű, hogy rezonanciát keltenek az értékelt frekvenciatartományban. A következtetés hasznos: a dinamikus teljesítményt az egész működési spektrumban kell mérni, nem pedig egyetlen főszámra csökkenteni.
Az orsós gépeknél a mérnököknek meg kell vizsgálniuk a vágóerő-frekvenciákat{0}}, az orsó harmonikusait, a tengelygyorsulási profilokat, a rögzítési módokat és a padlórezgést. Metrológiai vagy optikai rendszereknél a fókusz eltolódhat az érzékelő sávszélességére, a pásztázási sebességre, a környezeti zavarokra és a mozgás utáni beállási időre.
A pontosság kész, nem öntött
Az ásványöntő gépalap értékének nagy részét a közel -nettó-alakú gyártásból nyeri. Az öntés során betétek, hűtőpályák, kábelcsatornák, rögzítési pontok és beágyazott interfészek integrálhatók. Az öntött felület azonban nem automatikusan precíziós alappont.
A kritikus vezetősín-ülékek, csapágyfelületek, optikai rögzítési felületek és mérési referenciák gyakran igényelnek utólagos{0}}öntési megmunkálást, köszörülést, átlapolást vagy precíziós gránitelemekkel való integrációt. Ez az a pont, ahol a beszállító mérési képessége ugyanolyan fontossá válik, mint az öntési képessége.
Az UNPARALLELED® támogatja az ásványi öntvényszerkezeteket a precíziós gránit, kerámia, UHPC, fém és szénszálas{0}}precíziós alkatrészek mellett. Ez lehetővé teszi az anyag kiválasztását az alkatrész tényleges funkciója szerint. Az ásványöntvény alapja precíziós gránitvezetőkkel, ragasztott menetes betétekkel, megmunkált fémfelületekkel vagy ellenőrzött rögzítési pontokkal párosítható.
A vállalat nagyméretű gránitcsiszolás, kézi lelapolás, vibráció{0}}ellenőrzött vizsgálati környezet, elektronikus-szintmérés és lézeres interferometria terén szerzett tapasztalata gyakorlati alapot biztosít az ilyen összeállítások értékeléséhez. Nem az a cél, hogy minden esetben ásványi öntést írjanak elő. Olyan szerkezetet kell biztosítani, amelynek dinamikus viselkedése, kész geometriája és ellenőrzési módszere összhangban van a berendezés követelményeivel.
A megfelelő szerkezet kiválasztása
A vibrációra érzékeny{0}}berendezéseknél az ásványöntvény erős csillapítási előnyt kínál a hagyományos öntöttvashoz képest. Ez az előny javíthatja az ülepedési viselkedést, csökkentheti a rezgésátvitelt, és stabilabb gépteljesítményt biztosíthat nagy-sebességű mozgás vagy változó folyamatterhelés mellett.
Az öntöttvas továbbra is az erősebb választás ott, ahol a kompakt merevség, a nagy koncentrált -teherkapacitás vagy a bevett fém-gépkialakítási követelmények dominálnak.
A legjobb kiválasztás mérnöki bizonyítékokkal kezdődik: modális elemzés, reális terhelési esetek, hőviszonyok, szükséges geometriai tűrések és egyértelmű átvételi teszt. Ha a rezgésszabályozás kritikus fontosságú, a gépalapot nem szabad passzív támaszként kezelni. A precíziós rendszer része.