Vibracije so eden najbolj vztrajnih virov izgube natančnostiprecizna oprema. Pojavi se lahko kot tresenje v obdelovalnem centru, zamegljeni slikovni podatki v optičnem pregledovalnem sistemu, nestabilni odčitki sonde v koordinatnem merilnem stroju ali čas uravnavanja po hitrem premikanju osi. Rezultat je znan: slabša površinska obdelava, manjša pretočnost, večja obraba orodja, nedosledne meritve in daljši čas čakanja, da se sistem stabilizira.
Proizvajalci strojev so se tradicionalno zatekli k litemu železu, ko potrebujejo stabilno, togo strukturo. Ostaja praktičen in-dobro razumljiv material za strojne postelje, stebre, mize in telesa vpenjal. Ko pa se oprema premika proti višjim hitrostim, manjšim tolerancam in občutljivejšim sistemom zaznavanja, je pozornost pritegnil še en material: mineralna ulitka, znana tudi kot polimerni beton, epoksi granit ali mineralni kompozit.
Izbira ni le »novo proti staremu«. Mineralna litina in lito železo se pod vibracijami obnašata različno in vsaka zahteva drugačen pristop k načrtovanju. Za inženirske kupce, vodje kakovosti in laboratorijske tehnike je uporabno vprašanje: katera struktura bo nadzorovala vibracije v frekvenčnem območju in pogojih delovanja, ki so pomembni za stroj?
Kaj dušenje pomeni pri načrtovanju strojev
Struktura stroja potrebuje dve stvari: togost in blaženje.
Togost določa, koliko se struktura upogiba pod statično ali počasi spreminjajočo se obremenitvijo. Dušenje določa, kako hitro energija vibracij upade po motnji. Struktura visoke -togosti se lahko dobro upira upogibanju, vendar še vedno prenaša vibracije ali zvonjenje po vzbujanju. Struktura z visokim -dušenjem to energijo hitreje razprši, kar zmanjša amplitudo in trajanje nihanja.
Ta razlika postane vidna po hitrem-obračanju osi stroja, vklopu orodja, občasnem rezu ali zunanjih motnjah tal. Struktura z omejenim dušenjem še naprej vibrira po dogodku. Bolje-zmočena struktura se hitreje usede.
Meritev je pogosto izražena kot razmerje dušenja ali logaritemski dekrement med prostim-upadanjem vibracij. Te številke je treba natančno razlagati, ker lahko sestava materiala, geometrija komponente, robni pogoji, obremenitev in preskusna metoda spremenijo rezultat. Kljub temu primerjalne raziskave dosledno ugotavljajo, da lahko epoksi-mineralne strukture kažejo bistveno večje dušenje kot primerljive strukture iz-litega železa.
Ena objavljena študija-preskusa udarcev nagrobnih-obdelovalnih nagrobnikov je izmerila razmerje dušenja 1,48 % za epoksi-mineralno strukturo v primerjavi z 0,33 % za primer-litega železa v prvem načinu vibracij. Ista raziskava je tudi ugotovila, da je treba frekvenčni odziv in togost oceniti skupaj z dušenjem in ne obravnavati kot eno lastnost materiala.
Zakaj mineralna litina absorbira vibracije
Mineralni ulitek je kompozit. Običajno je sestavljen iz skrbno razvrščenega mineralnega agregata-, kot so granit, kremen, bazalt ali silicijev dioksid-, ki je povezan s sistemom polimernih smol. Agregat zagotavlja prostornino, tlačno trdnost in dimenzijsko maso. Polimerna matrica zagotavlja notranje dušenje.
Ko vibracijski val potuje skozi osnovo stroja za ulivanje mineralov, mikroskopske deformacije in trenje v smolni -strukturi agregata razpršijo del energije vibracij kot toploto. Kovinske strukture ne zagotavljajo enakega viskoelastičnega mehanizma. Lito železo ima pomembno notranje dušenje v primerjavi z varjenim jeklom, vendar ostaja kristalna kovinska struktura, ki lažje prenaša vibracije kot polimer-mineralni kompozitni materiali.
Zaradi tega se mineralno litje pogosto izbere za-opremo, občutljivo na vibracije, kot je:
Visoko{0}}hitrostni CNC obdelovalni centri in brusilni stroji
Precizni laserski procesni sistemi
Oprema za optični pregled in AOI
Podporne strukture polprevodnikov in oprema-za ravnanje z rezinami
Koordinatni merilni stroji in ploščadi-za pregled dimenzij
Oprema za medicinsko slikanje, industrijski CT in rentgen
Precizni sistemi za avtomatizacijo, XY stopnje in linearne-motorne platforme
Reference dobaviteljev in industrije običajno poročajo o dušilnih lastnostih mineralnih litin, ki so nekajkrat višje kot pri litem železu. Nekatere objavljene vrednosti kažejo na osem- do deset{2}}kratno razliko v logaritemskem dekrementu, čeprav je treba dejansko učinkovitost potrditi na končni strukturi in ne na podlagi splošne materialne trditve.
Lito železo ima še vedno vlogo
Lito železo ni zastarelo in ga ne bi smeli opisati kot neprimernega za natančne stroje.
Ostaja privlačen, ker ponuja visoko togost, znana pravila oblikovanja, uveljavljene livarske postopke, dobro obdelovalnost in robustno obnašanje pri koncentriranih mehanskih obremenitvah. Njegov višji modul elastičnosti pomeni, da lahko postelja iz litega-železa pogosto doseže zahtevano statično togost s tanjšim prečnim-prerezom kot enakovredno lito mineralno ležišče.
To je pomembno, kadar velikost-ovojnice stroja, strukturna teža, koncentracija obremenitve ali omejitve namestitve omejujejo, kako velik lahko postane odsek.
Mineralni liti ima na splošno nižji modul elastičnosti kot lito železo. Za doseganje enakovredne statične togosti bodo inženirji morda potrebovali večje-prereze, rebra, jekleno ojačitev ali hibridne strukture. En raziskovalni pregled postelj-iz litega železa in mineralnih-smol-orodij je opozoril, da samo mineralna litina morda ne bo zadostovala za nekatere celotne konstrukcije-osnov stroja, kjer prevladujejo zahteve po mehanski trdnosti.
To ni slabost vsake aplikacije. Gre za konstrukcijski pogoj. Dobro-izdelana podlaga za mineralno litje ni neposreden nadomestek oblike-za-obliko za obstoječi železni ulitek. Zasnovan mora biti glede na lastno materialno obnašanje.
Vprašanje resonance
Večje dušenje ne pomeni samodejno izboljšanja vsake naravne frekvence.
Struktura mineralne litine ima lahko zaradi razlik v togosti in geometriji nižjo lastno frekvenco kot enakovredna struktura iz-litega železa. Hkrati lahko njegovo večje dušenje zmanjša amplitudo resonančnega odziva in skrajša čas umirjanja. Z drugimi besedami, material lahko naredi stroj manj nagnjen k škodljivim vibracijam, tudi če je strukturna frekvenčna karta drugačna.
Raziskava o strukturah CNC{1}}strojev za brušenje iz leta 2018 ponazarja to. Ugotovilo je, da bi lahko strukture mineralne-smole pokazale manj ugodno obnašanje v določenih-frekvenčnih območjih, vendar je manj verjetno, da bi ustvarile resonanco v ocenjenem frekvenčnem območju. Sklep je koristen: dinamično zmogljivost je treba meriti v celotnem spektru delovanja, ne pa skrčiti na eno glavno številko.
Za vretenski stroj bi morali inženirji preučiti frekvence-rezalne sile, harmonike vretena, profile pospeška osi, načine vpenjanja in tresljaje tal. Pri meroslovnem ali optičnem sistemu se lahko fokus premakne na pasovno širino senzorja, hitrost skeniranja, okoljske motnje in čas uravnavanja po gibanju.
Natančnost je končana, ni prelita
Osnova stroja za ulivanje mineralov pridobi velik del vrednosti s proizvodnjo skoraj-neto-oblike. Vložke, hladilne poti, kabelske kanale, pritrdilne točke in vgrajene vmesnike je mogoče integrirati med ulivanjem. Vendar ulita površina ni samodejno natančna referenčna točka.
Kritični sedeži vodil, ležajni vmesniki, optične montažne površine in merilne reference pogosto zahtevajo obdelavo po-litju, brušenje, lepljenje ali integracijo z natančnimi granitnimi elementi. Tu postane dobaviteljeva merilna sposobnost enako pomembna kot njegova sposobnost ulivanja.
UNPARALLELED® podpira mineralne lite strukture poleg natančnih granitnih, keramičnih, UHPC, kovinskih in natančnih komponent iz ogljikovih-vlaken. To omogoča izbiro materiala glede na dejansko funkcijo komponente. Podstavek iz mineralne litine je lahko povezan z natančnimi granitnimi vodili, vezanimi navojnimi vložki, strojno obdelanimi kovinskimi vmesniki ali nadzorovanimi montažnimi točkami.
Izkušnje podjetja pri velikem brušenju granita, ročnem lepanju, okoljih za-kontrolo nadzora vibracij, elektronskem-merjenju nivoja in laserski interferometriji zagotavljajo praktično osnovo za ocenjevanje takih sklopov. Cilj ni v vsakem primeru predpisati mineralno litje. Zagotoviti je treba strukturo, katere dinamično obnašanje, končna geometrija in metoda pregleda so v skladu z zahtevami opreme.
Izbira prave strukture
Pri opremi,-občutljivi na tresljaje, ponuja mineralna litina močno prednost pri dušenju pred tradicionalno litino. Ta prednost lahko izboljša obnašanje pri posedanju, zmanjša prenos vibracij in podpira stabilnejšo zmogljivost stroja pri hitrem-gibanju ali spreminjajočih se obremenitvah procesa.
Lito železo ostaja močnejša izbira, kjer prevladujejo kompaktna togost, visoka zgoščena-obremenitev ali uveljavljene kovinske-zahteve glede zasnove stroja.
Najboljša izbira se začne z inženirskimi dokazi: modalna analiza, realistični primeri obremenitev, toplotni pogoji, zahtevane geometrijske tolerance in jasen sprejemni test. Kadar je nadzor vibracij kritičen, podnožja stroja ne smete obravnavati kot pasivno podporo. Je del natančnega sistema.