Vibracije su jedan od najupornijih izvora gubitka točnostiprecizna oprema. Može se pojaviti kao klepetanje u obradnom centru, zamućeni slikovni podaci u optičkom sustavu inspekcije, nestabilna očitanja sonde u koordinatnom mjernom stroju ili vrijeme smirivanja nakon brzog pomicanja osi. Rezultat je poznat: lošija završna obrada površine, manja propusnost, veće trošenje alata, nekonzistentna mjerenja i duže vrijeme čekanja da se sustav stabilizira.
Proizvođači strojeva tradicionalno su se okrenuli lijevanom željezu kada im je potrebna stabilna, kruta struktura. Ostaje praktičan i dobro-shvaćen materijal za krevete strojeva, stupove, stolove i tijela učvršćenja. Ipak, kako se oprema kreće prema većoj brzini, manjim tolerancijama i osjetljivijim senzorskim sustavima, pozornost je privukao još jedan materijal: mineralni lijev, također poznat kao polimerni beton, epoksidni granit ili mineralni kompozit.
Izbor nije samo "novo nasuprot starom". Mineralni lijev i lijevano željezo ponašaju se različito pod vibracijama i svaki zahtijeva drugačiji pristup dizajnu. Za inženjerske kupce, menadžere kvalitete i laboratorijske tehničare, korisno pitanje je: koja struktura će kontrolirati vibracije u frekvencijskom rasponu i radnim uvjetima koji su bitni za stroj?
Što prigušenje znači u dizajnu stroja
Struktura stroja zahtijeva dvije stvari: krutost i prigušenje.
Krutost određuje koliko se struktura deformira pod statičkim ili sporo promjenjivim opterećenjem. Prigušenje određuje koliko brzo energija vibracije opada nakon poremećaja. Visoko{2}}struktura krutosti može se dobro oduprijeti savijanju, ali i dalje prenositi vibracije ili zvonjenje nakon pobuđivanja. Struktura s visokim -prigušenjem brže rasipa tu energiju, smanjujući amplitudu i trajanje osciliranja.
Ova razlika postaje vidljiva nakon brzog preokreta-osi stroja, uključivanja alata, povremenog reza ili vanjskog poremećaja poda. Struktura s ograničenim prigušenjem nastavlja vibrirati nakon događaja. Bolje-prigušena struktura se brže sliježe.
Mjerenje se često izražava kao omjer prigušenja ili logaritamski dekrement tijekom slabljenja slobodnih-vibracija. Ovi se brojevi moraju pažljivo tumačiti jer sastav materijala, geometrija komponente, rubni uvjeti, opterećenje i metoda ispitivanja mogu promijeniti rezultat. Ipak, usporedna istraživanja dosljedno otkrivaju da epoksi-mineralne strukture mogu pokazivati znatno veće prigušivanje od usporedivih struktura od lijevanog-željeza.
Jedna objavljena studija-testiranja nadgrobnih ploča-strojnih alata izmjerila je omjer prigušenja od 1,48% za strukturu epoksidnih-minerala u usporedbi s 0,33% za primjer-lijevanog željeza u prvom načinu vibracije. Isto istraživanje također je primijetilo da se frekvencijski odziv i krutost moraju procjenjivati zajedno s prigušenjem, a ne tretirati kao jedno svojstvo materijala.
Zašto mineralni lijevi upijaju vibracije
Mineralni odljevak je kompozit. Općenito se sastoji od pažljivo razvrstanog mineralnog agregata-kao što je granit, kvarc, bazalt ili silicij-vezan sustavom polimernih smola. Agregat daje volumen, tlačnu čvrstoću i dimenzijsku masu. Polimerna matrica osigurava unutarnje prigušivanje.
Kada val vibracija putuje kroz postolje stroja za lijevanje minerala, mikroskopske deformacije i trenje unutar strukture smole-agregata raspršuju dio energije vibracije kao toplinu. Metalne strukture ne pružaju isti viskoelastični mehanizam. Lijevano željezo ima značajno unutarnje prigušenje u usporedbi sa zavarenim čelikom, ali ostaje kristalna metalna struktura koja lakše prenosi vibracije nego polimer-mineralni kompozitni materijali.
Zbog toga se mineralno lijevanje često odabire za-opremu osjetljivu na vibracije kao što je:
Brzi-CNC obradni centri i strojevi za brušenje
Sustavi precizne laserske obrade
Optička inspekcija i AOI oprema
Poluvodičke potporne strukture i oprema-za rukovanje pločicama
Strojevi za koordinatno mjerenje i platforme-dimenzionalne inspekcije
Oprema za medicinsko snimanje, industrijski CT i X-zrake
Sustavi precizne automatizacije, XY stupnjevi i linearne-motorne platforme
Reference dobavljača i industrije obično izvješćuju o učinku prigušenja mineralnog lijevanja nekoliko puta većem od lijevanog željeza. Neke objavljene vrijednosti pokazuju osam- do deset-razliku u logaritamskom dekrementu, iako bi se stvarna izvedba trebala potvrditi na konačnoj strukturi, a ne zaključivati iz opće materijalne tvrdnje.
Lijevano željezo još uvijek ima ulogu
Lijevano željezo nije zastarjelo i ne treba ga opisati kao neprikladno za precizne strojeve.
Ostaje privlačan jer nudi visoku krutost, poznata pravila dizajna, utvrđene ljevaoničke procese, dobru obradivost i robusno ponašanje pod koncentriranim mehaničkim opterećenjima. Njegov viši modul elastičnosti znači da krevet od lijevanog-željeza često može postići potrebnu statičku krutost s tanjim poprečnim-presjekom od ekvivalenta od mineralnog lijevanog.
To je važno kada veličina-omotnice stroja, konstrukcijska težina, koncentracija opterećenja ili ograničenja montaže ograničavaju veličinu odjeljka.
Mineralni lijev općenito ima niži modul elastičnosti od lijevanog željeza. Kako bi postigli ekvivalentnu statičku krutost, inženjerima će možda trebati veći poprečni-presjeci, rebra, čelična armatura ili hibridne strukture. Jedan pregled istraživanja lijevanog-željeza i mineralne{4}}smole za-alate stroja upozorio je da samo mineralno lijevanje može biti nedovoljno za određene kompletne strukture-postolje stroja gdje dominiraju zahtjevi za mehaničkom čvrstoćom.
Ovo nije slabost svake aplikacije. To je projektni uvjet. Dobro-proizvedena osnova za mineralni odljev nije izravna zamjena-za-oblik za postojeći odljevak od željeza. Trebao bi biti dizajniran oko vlastitog materijalnog ponašanja.
Pitanje rezonancije
Veće prigušenje ne znači automatski da se poboljšava svaka prirodna frekvencija.
Struktura od mineralnog lijeva može imati nižu prirodnu frekvenciju od ekvivalentne strukture od-lijevanog željeza zbog razlika u krutosti i geometriji. U isto vrijeme, njegovo veće prigušenje može smanjiti amplitudu rezonantnog odgovora i skratiti vrijeme smirivanja. Drugim riječima, materijal može učiniti stroj manje sklonim štetnim vibracijama čak i kada je strukturna frekvencijska karta drugačija.
Istraživanje o strukturama CNC{1}}strojeva za brušenje iz 2018. ilustrira ovo. Utvrđeno je da strukture mineralne-smole mogu pokazati manje povoljno ponašanje u određenim-frekventnim područjima, ali je manje vjerojatno da će stvoriti rezonanciju u procijenjenom frekvencijskom rasponu. Zaključak je koristan: dinamičke performanse moraju se mjeriti u cijelom radnom spektru, a ne reducirati ih na jedan naslovni broj.
Za vretenasti stroj inženjeri bi trebali ispitati frekvencije -sile rezanja, harmonike vretena, profile ubrzanja osi, načine učvršćenja i vibracije poda. Za mjeriteljstvo ili optički sustav, fokus se može pomaknuti prema propusnosti senzora, brzini skeniranja, poremećaju okoliša i vremenu smirivanja nakon kretanja.
Preciznost je gotova, nije izlivena
Osnova stroja za mineralno lijevanje veći dio svoje vrijednosti dobiva proizvodnjom gotovo-net-oblika. Umetci, rashladni putevi, kabelski kanali, točke montiranja i ugrađena sučelja mogu se integrirati tijekom lijevanja. Međutim, lijevana površina nije automatski podatak preciznosti.
Kritična sjedišta vodilica, sučelja ležajeva, optičke montažne površine i mjerne reference često zahtijevaju naknadnu-lijevanje strojnom obradom, brušenjem, lepljenjem ili integracijom s preciznim granitnim elementima. Ovdje mjerna sposobnost dobavljača postaje jednako važna kao i sposobnost lijevanja.
UNPARALLELED® podržava mineralne lijevane strukture uz precizne granitne, keramičke, UHPC, metalne i precizne komponente od karbonskih-vlakana. To omogućuje odabir materijala oko stvarne funkcije komponente. Baza od mineralnog lijevanja može se upariti s preciznim granitnim vodilicama, spojenim navojnim umetcima, strojno obrađenim metalnim sučeljima ili kontroliranim referentnim točkama za montažu.
Iskustvo tvrtke u velikom brušenju granita, ručnom lamanju, okruženjima-kontroliranih vibracijama, elektroničkom-mjerenju razine i laserskoj interferometriji pruža praktičnu osnovu za procjenu takvih sklopova. Cilj nije propisati mineralni odljev u svakom slučaju. Treba isporučiti strukturu čije dinamičko ponašanje, gotova geometrija i metoda inspekcije odgovaraju zahtjevima opreme.
Odabir prave strukture
Za opremu-osjetljivu na vibracije, mineralni lijevi nude snažnu prednost prigušivanja u odnosu na tradicionalno lijevano željezo. Ta prednost može poboljšati ponašanje pri slijeganju, smanjiti prijenos vibracija i podržati stabilnije performanse stroja pri kretanju velikom-brzinom ili promjenjivim procesnim opterećenjima.
Lijevano željezo ostaje jači izbor tamo gdje dominiraju kompaktna krutost, visoka koncentracija-opteretivosti ili utvrđeni metalni-zahtjevi za konstrukcijom stroja.
Najbolji odabir počinje s inženjerskim dokazima: modalnom analizom, realnim slučajevima opterećenja, toplinskim uvjetima, potrebnim geometrijskim tolerancijama i jasnim testom prihvaćanja. Kada je kontrola vibracija kritična, bazu stroja ne treba tretirati kao pasivnu potporu. Dio je preciznog sustava.