矿物铸件床身的好处在哪里1？

矿物铸件床身的好处在哪里？

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矿物铸件床身的好处在哪里？

作为结构材料，矿物铸件（人造花岗石又叫树脂混凝土）在机床行业被广泛接受已经40多年了。

据统计，在欧洲，每10台机床就有3台使用矿物铸件(Mineral casting)做床身。然而，在国内并没有国标的情况下，矿物铸件材料以及生产厂家也是八仙过海各显神通，在矿物铸件的配方、产品设计、制作、检测等有着非常大的差异，这使得前期有不少终端用户和矿物铸件制造厂家有过惨痛的经历，使用不当的经历、不完整或错误的信息都会导致对矿物铸件的怀疑和偏见。因此，在制作新型设备时，分析矿物铸件的利弊并与其他材料相比较，是十分必要的。

工程机械类的底座一般分铸铁、矿物铸件(mineral casting)（聚合物和/或活性树脂混凝土）、钢/焊接结构（灌浆/非灌浆）和天然石头（如花岗岩）四种。各种材质，均各具特性和优缺点，并不存在完美的结构材料。只有根据具体的结构要求考察材料的优缺点，才能挑选出理想的结构材料。

结构材料的两个重要功能—─保证部件的几何尺寸、位置和吸收能量，对材料分别提出了性能要求（静态、动态和热性能）、功能/结构要求（精度、重量、壁厚、易于导轨安装、介质循环系统、物流）和成本要求（价格、数量、实用性、系统特性）。

矿物铸件床身(Mineral casting)的制作过程看似简单，其实一个成功的矿物铸件床身从结构设计优化、模具设计与制造、配方的选择与优化、材料的选择、生产设备和生产过程的工艺选择、脱模辅料的选择与使用、精密加工的时机与加工设备与加工工艺、检测设备与检测手段等，每个环节都对最终的矿物铸件产品的质量、性能和用户体验有着直接的关系。目前，在国内技术较早从事矿物铸件技术与应用研究、技术成熟、规模比较大的矿物铸件床身的制造商中，有采用德国技术和标准的蓝普树脂应用技术（太仓）有限公司，宝丽斯通装备技术（苏州）有限公司，大连光洋科技集团，施耐博格、埃马克、南通盟鼎新材料有限公司等；也有采用采用其它标准的山东美克、山东纳诺，山东克莱泽等。而作为矿物铸件胶黏系统的树脂和固化剂的不同选择则对矿物铸件的刚性、长期尺寸精度的稳定性起着至关重要的影响。目前，在国内所有的内资外资的矿物铸件床身的制造公司中，同时掌握和拥有自己的矿物铸件专用树脂胶黏材料的公司只有德国蓝普和宝丽斯通装备技术两家。

一、对结构材料的性能要求

1、静态特性

衡量底座静态特性的标准通常是材料的刚性— 承载下的最小形变，而不是高强度。对于静态弹性变形，可以把矿物铸件看作是符合胡克定律的各向同性的均质材料。和其它环氧树脂复合材料一样，矿物铸件材料在比抗压强度、比抗弯曲强度、比弹性模量等方面和铸铁材料处于相同的范围，其中宝丽斯通公司的高强度矿物铸件KL800已经接近部分合金钢。

矿物铸件密度和弹性模量分别是铸铁的1/3，既然矿物铸件和铸铁、合金钢有相同的比刚度，因此同等重量下，在不考虑形状影响时铸铁件与矿物铸件的刚度是相同的。很多时候，矿物铸件的产品设计在比较薄的地方或者承重部分要求厚度通常是铸铁件的3~4倍，这种设计无论是在产品的力学性能上还是在浇铸成型上都不会产生任何问题。矿物铸件适合在承载压力的静态环境下工作（如床身、支架、立柱），不适合作为薄壁和/或小型机架（如工作台、托盘、换刀装置、拖板、主轴支架）。结构件的大小、重量通常是受矿物铸件厂家的搅拌设备、振动设备限制，在不分体制作的情况下，矿物铸件的单个产品重量基本上被限制在8吨以内，10吨以上的一体式矿物铸件产品一般较为少见。

2. 动态特性

轴的旋转速度和/或加速度越大，机器的动态性能就越显重要。快速定位、刀具快速置换、高速进给对机器结构件不断地强化机械共振和动态激励。除了部件的尺寸设计，部件的挠曲性、质量分布、动态刚性都很大程度上受材料阻尼特性的影响。矿物铸件6倍于铸铁的高阻尼特性，让矿物铸件材料的床身具有更加良好的动态和静态稳定性。

矿物铸件的使用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，能大幅吸收振幅和固有频率。矿物铸件能够为设备提供更加安静和长期动态稳定性的性能，从而提高工件的加工质量、降低刀具损耗、减少设备的维护频率、延长设备的使用寿命。

在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、更长的工具使用寿命。同时，在噪音影响方面，通过对大型发动机和离心机不同材质的底座、传动铸件以及附件的比较验证，矿物铸件也同样表现上佳。依据撞击声分析，矿物铸件可以实现声压级别局部减弱20%的功效。矿物铸件床身的这一特性，让设备区域的工作环境更加安静，改善工人的工作环境。

3. 热性能

据专家估计，在机床产生的偏差中约有80%由热影响引起。内部或外部热源、预热、更换工件等加工中断都是导致热变形的原因。为能挑选出最佳材料，很有必要明确材料的要求。高比热和低热传导率使得矿物铸件对短暂的温度影响（如更换工件）和周边温度波动有良好的热惯性。如需像金属床身一样需要快速预热或禁止床身升温，可在矿物铸件中直接铸入加热或冷却装置以控制温度。使用这种温度补偿装置，能够减少因温度影响引起的变形，有助于在合理成本下实现精度的提升。矿物铸件材料的绝缘、隔热特性，使得使用矿物铸件床身的设备在短期的温度变化中更加稳定。

对于作为数控装备骨架的床身而言，热稳定也是影响工件良品率和精度的关键因素之一。热稳定性好的床身不会因温度的急剧变化而变化，这对于依靠安装在机床设备上边的导轨的精度非常关键。导轨安装精度的变化过大，必然会影响在导轨上运行的传动部件的运行轨迹，进而影响设备的产出品的质量。

4. 耐腐蚀性

作为环氧树脂复合材料之一，矿物铸件材料和铸铁及其它钢制材料相比具有更好的耐酸碱腐蚀性。对于需要长期在切削液等碱性环境下运行的床身而言，耐酸碱腐蚀的床身，毫无疑问，床身表面，导轨安装面、丝杆座、马达座、载台的安装的表面精度以及安装螺纹孔等可以在更长时间保持稳定。为充分发挥这一特性，追求高附加值的矿物铸件制造厂，如宝丽斯通、南通盟鼎等会采用不锈钢材质的螺纹镶嵌件来实现比碳钢更好的美观度、强度和使用寿命。