Στον εξοπλισμό αριθμητικού ελέγχου CNC, αν και ο γρανίτης έχει γίνει ένα σημαντικό υλικό λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, τα εγγενή μειονεκτήματά του μπορεί επίσης να έχουν ορισμένες επιπτώσεις στην απόδοση του εξοπλισμού, την αποδοτικότητα της επεξεργασίας και το κόστος συντήρησης. Ακολουθεί μια ανάλυση των συγκεκριμένων επιπτώσεων που προκαλούνται από τις αδυναμίες του γρανίτη από πολλαπλές διαστάσεις:
Πρώτον, το υλικό είναι εξαιρετικά εύθραυστο και επιρρεπές σε θραύση και ζημιές.
Μειονέκτημα πυρήνα: Ο γρανίτης είναι μια φυσική πέτρα και ουσιαστικά ένα εύθραυστο υλικό με χαμηλή αντοχή σε κρούση (η τιμή αντοχής σε κρούση είναι περίπου 1-3J/cm², η οποία είναι πολύ χαμηλότερη από τα 20-100J/cm² των μεταλλικών υλικών).
Επιπτώσεις στον εξοπλισμό CNC:
Κίνδυνοι εγκατάστασης και μεταφοράς: Κατά τη συναρμολόγηση ή τον χειρισμό του εξοπλισμού, εάν υποστεί σύγκρουση ή πτώση, τα εξαρτήματα από γρανίτη (όπως οι βάσεις και οι οδηγοί) είναι επιρρεπή σε ρωγμές ή θρυμματισμένες γωνίες, οδηγώντας σε σφάλματα ακρίβειας. Για παράδειγμα, εάν η πλατφόρμα γρανίτη μιας μηχανής μέτρησης τριών συντεταγμένων αναπτύξει κρυφές ρωγμές λόγω ακατάλληλης λειτουργίας κατά την εγκατάσταση, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε σταδιακή επιδείνωση της επιπεδότητας κατά τη μακροχρόνια χρήση, επηρεάζοντας τα αποτελέσματα των μετρήσεων.
Κρυμμένοι κίνδυνοι στη διαδικασία επεξεργασίας: Όταν ο εξοπλισμός CNC αντιμετωπίζει ξαφνική υπερφόρτωση (όπως η σύγκρουση του εργαλείου με το τεμάχιο εργασίας), οι ράγες οδηγοί ή οι πάγκοι εργασίας από γρανίτη ενδέχεται να σπάσουν λόγω της αδυναμίας αντοχής στην στιγμιαία δύναμη κρούσης, προκαλώντας την απενεργοποίηση του εξοπλισμού για συντήρηση, ακόμη και την ενεργοποίηση μιας αλυσίδας βλαβών ακριβείας.
Δεύτερον, η υψηλή δυσκολία επεξεργασίας περιορίζει τον σχεδιασμό σύνθετων δομών.
Μειονεκτήματα πυρήνα: Ο γρανίτης έχει υψηλή σκληρότητα (6-7 στην κλίμακα Mohs) και πρέπει να αλέθεται και να υποβάλλεται σε επεξεργασία με ειδικά εργαλεία όπως τροχούς λείανσης με διαμάντια, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση επεξεργασίας (η απόδοση άλεσης είναι μόνο 1/5 έως 1/3 αυτής των μεταλλικών υλικών) και το κόστος επεξεργασίας σύνθετων καμπυλωτών επιφανειών είναι υψηλό.
Επιπτώσεις στον εξοπλισμό CNC:
Περιορισμοί δομικού σχεδιασμού: Για την αποφυγή δυσκολιών στην επεξεργασία, τα γρανιτένια εξαρτήματα συνήθως σχεδιάζονται σε απλά γεωμετρικά σχήματα (όπως πλάκες, ορθογώνιες ράγες οδηγούς), γεγονός που καθιστά δύσκολη την κατασκευή σύνθετων εσωτερικών κοιλοτήτων, ελαφρών ενισχυμένων πλακών και άλλων κατασκευών που μπορούν να επιτευχθούν με χύτευση/κοπή με μεταλλικά υλικά. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι το βάρος της βάσης από γρανίτη είναι συχνά πολύ μεγάλο (10%-20% βαρύτερο από τον χυτοσίδηρο για τον ίδιο όγκο), γεγονός που μπορεί να αυξήσει το συνολικό φορτίο του εξοπλισμού και να επηρεάσει την απόδοση δυναμικής απόκρισης κατά την κίνηση υψηλής ταχύτητας.
Υψηλό κόστος συντήρησης και αντικατάστασης: Όταν παρουσιάζεται τοπική φθορά ή ζημιά σε εξαρτήματα από γρανίτη, είναι δύσκολο να επισκευαστούν με μεθόδους όπως η συγκόλληση ή η κοπή. Συνήθως, ολόκληρο το εξάρτημα πρέπει να αντικατασταθεί και τα νέα εξαρτήματα πρέπει να επαναλειανθούν και να βαθμονομηθούν για ακρίβεια, με αποτέλεσμα παρατεταμένο χρόνο εκτός λειτουργίας (μία μόνο αντικατάσταση μπορεί να διαρκέσει 2-3 εβδομάδες) και σημαντική αύξηση του κόστους συντήρησης.
Iii. Αβεβαιότητα Φυσικών Υφών και Εσωτερικών Ελαττωμάτων
Μειονέκτημα πυρήνα: Ως φυσικό ορυκτό, ο γρανίτης έχει ανεξέλεγκτες εσωτερικές ρωγμές, πόρους ή ορυκτές ακαθαρσίες και η ομοιομορφία του υλικού των διαφόρων φλεβών ποικίλλει σημαντικά (η διακύμανση της πυκνότητας μπορεί να φτάσει το ±5%, η διακύμανση του μέτρου ελαστικότητας ±8%).
Επιπτώσεις στον εξοπλισμό CNC:
Κίνδυνος σταθερότητας ακριβείας: Εάν η περιοχή επεξεργασίας του εξαρτήματος τυχαίνει να περιέχει εσωτερικές ρωγμές, κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας χρήσης, οι ρωγμές ενδέχεται να επεκταθούν λόγω τάσης, προκαλώντας τοπική παραμόρφωση και επηρεάζοντας την ακρίβεια του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, εάν οι γρανιτένιες ράγες οδηγοί μιας μηχανής λείανσης CNC έχουν κρυφές οπές αέρα, ενδέχεται να καταρρεύσουν σταδιακά υπό κραδασμούς υψηλής συχνότητας, με αποτέλεσμα υπερβολικό σφάλμα ευθύγραμμης θέσης των ράγων οδηγών.
Διαφορές απόδοσης παρτίδας: Τα υλικά γρανίτη από διαφορετικές παρτίδες ενδέχεται να παρουσιάσουν διακυμάνσεις σε βασικούς δείκτες όπως ο συντελεστής θερμικής διαστολής και η απόδοση απόσβεσης λόγω διαφορών στη σύνθεση των ορυκτών, γεγονός που επηρεάζει τη συνέπεια της παραγωγής παρτίδας από τον εξοπλισμό. Για αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής που απαιτούν την αλληλεπίδραση πολλαπλών συσκευών, τέτοιες διαφορές μπορεί να οδηγήσουν σε αύξηση της διασποράς της ακρίβειας επεξεργασίας.
Τέταρτον, είναι βαρύ, το οποίο επηρεάζει τη δυναμική απόδοση του εξοπλισμού
Μειονέκτημα πυρήνα: Ο γρανίτης έχει υψηλή πυκνότητα (2,6-3,0 g/cm³) και το βάρος του είναι περίπου 1,2 φορές μεγαλύτερο από αυτό του χυτοσιδήρου και 2,5 φορές μεγαλύτερο από αυτό του κράματος αλουμινίου στον ίδιο όγκο.
Επιπτώσεις στον εξοπλισμό CNC:
Καθυστέρηση απόκρισης κίνησης: Σε κέντρα κατεργασίας υψηλής ταχύτητας ή μηχανές πέντε αξόνων, η μεγάλη μάζα της βάσης από γρανίτη θα αυξήσει την αδράνεια φορτίου του γραμμικού κινητήρα/κοχλία κίνησης, με αποτέλεσμα την καθυστέρηση δυναμικής απόκρισης κατά την επιτάχυνση/επιβράδυνση (η οποία μπορεί να αυξήσει τον χρόνο έναρξης-σταματήματος κατά 5% έως 10%), επηρεάζοντας την απόδοση επεξεργασίας.
Αυξημένη κατανάλωση ενέργειας: Η κίνηση βαρέων γρανιτένιων εξαρτημάτων απαιτεί πιο ισχυρούς σερβοκινητήρες, γεγονός που αυξάνει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας του εξοπλισμού (οι πραγματικές μετρήσεις δείχνουν ότι υπό τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας, η κατανάλωση ενέργειας του εξοπλισμού με βάση το γρανίτη είναι 8%-12% υψηλότερη από αυτή του εξοπλισμού από χυτοσίδηρο). Η μακροχρόνια χρήση θα αυξήσει το κόστος παραγωγής.
Πέντε, η ικανότητα αντοχής στο θερμικό σοκ είναι περιορισμένη
Μειονέκτημα πυρήνα: Αν και ο γρανίτης έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, η θερμική του αγωγιμότητα είναι κακή (με θερμική αγωγιμότητα μόνο 1,5-3,0W/(m · K), περίπου το 1/10 αυτής του χυτοσιδήρου), και οι απότομες τοπικές αλλαγές θερμοκρασίας είναι επιρρεπείς στη δημιουργία θερμικής καταπόνησης.
Επιπτώσεις στον εξοπλισμό CNC:
Πρόβλημα διαφοράς θερμοκρασίας στην περιοχή επεξεργασίας: Εάν το υγρό κοπής διαβρώσει συγκεντρωτικά μια τοπική περιοχή του τραπεζιού εργασίας από γρανίτη, μπορεί να προκαλέσει μια διαβάθμιση θερμοκρασίας (όπως διαφορά θερμοκρασίας 5-10℃) μεταξύ αυτής της περιοχής και της γύρω περιοχής, οδηγώντας σε μικρή θερμική παραμόρφωση (η ποσότητα παραμόρφωσης μπορεί να φτάσει τα 1-3μm), η οποία επηρεάζει τη συνέπεια ακρίβειας της ακριβούς επεξεργασίας (όπως η λείανση γραναζιών σε επίπεδο micron).
Μακροπρόθεσμος κίνδυνος θερμικής κόπωσης: Σε εργαστηριακά περιβάλλοντα με συχνές εκκινήσεις και διακοπές λειτουργίας ή μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας, τα γρανιτένια εξαρτήματα ενδέχεται να εμφανίσουν μικρορωγμές λόγω επαναλαμβανόμενης θερμικής διαστολής και συστολής, με αποτέλεσμα να αποδυναμώνεται σταδιακά η δομική ακαμψία.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Μαΐου 2025