礦物鑄造大理石床加工中心有哪些優點？

礦物鑄造大理石床加工中心有哪些優點？
礦物鑄件（人造花崗岩又稱樹脂混凝土）作為一種結構材料，在工具機行業已被廣泛接受超過 30 年。

根據統計，在歐洲，每10台工具機中就有1台使用礦物鑄件作為床身。然而，不恰當的經驗、不完整或不正確的資訊會導致人們對礦物鑄件產生懷疑和偏見。因此，在製造新設備時，有必要分析礦物鑄件的優缺點，並將其與其他材料進行比較。

工程機械的底座通常分為鑄鐵、礦物鑄造（聚合物和/或活性樹脂混凝土）、鋼/焊接結構（灌漿/非灌漿）以及天然石材（如花崗岩）等。每種材料都有其自身的特性，沒有完美的結構材料。只有根據具體的結構要求，權衡各種材料的優缺點，才能選擇理想的結構材料。

結構材料的兩大重要功能－確保零件的幾何形狀、位置和能量吸收，分別對材料安裝、介質循環系統、物流提出了性能要求（靜態、動態和熱性能）、功能/結構要求（精度、重量、壁厚、導軌的易用性）和成本要求（價格、數量、可用性、系統特性）。
一、結構材料的性能要求

1. 靜態特性

衡量基體靜態性能的標準通常是材料的剛度－即在載重作用下變形最小，而非強度。對於靜態彈性變形，礦物鑄件可以被視為遵循胡克定律的各向同性均質材料。

礦物鑄件的密度和彈性模量分別為鑄鐵的1/3。由於礦物鑄件和鑄鐵具有相同的比剛度，在相同重量下，不考慮形狀影響，二者的剛度相同。在許多情況下，礦物鑄件的設計壁厚通常是鑄鐵鑄件的3倍，而這種設計不會對產品或鑄件的機械性能造成任何問題。礦物鑄件適用於承受壓力的靜態環境（例如床架、支架、立柱），但不適用於薄壁和/或小型框架（例如工作台、托盤、換刀裝置、滑架、主軸支架）。結構件的重量通常受限於礦物鑄件生產廠商的設備，15噸以上的礦物鑄件產品較為少見。

2. 動態特性

軸的轉速和/或加速度越大，機器的動態性能就越重要。快速定位、快速換刀和高速進給不斷加劇機器結構件的機械共振和動態激勵。除了零件的尺寸設計外，零件的撓度、質量分佈和動態剛度也受到材料阻尼特性的顯著影響。

使用礦物鑄件可以很好地解決這些問題。由於其吸振性能比傳統鑄鐵高10倍，因此可顯著降低振幅和固有頻率。

在機械加工等操作中，礦物鑄件能夠帶來更高的精度、更好的表面品質和更長的刀具壽命。同時，在噪音影響方面，透過對大型引擎和離心機不同材質的底座、傳動鑄件及附件進行比較驗證，礦物鑄件也表現出色。根據衝擊聲分析，礦物鑄件可使局部聲壓級降低20%。

3. 熱性能

專家估計，約80%的工具機偏差是由熱效應引起的。諸如內部或外部熱源、預熱、更換工件等製程中斷都會導致熱變形。為了選擇最佳材料，必須明確材料要求。礦物鑄件具有高比熱容和低導熱係數，使其對瞬態溫度影響（例如更換工件）和環境溫度波動具有良好的熱慣性。如果需要快速預熱（例如金屬床）或床溫受限，則可將加熱或冷卻裝置直接鑄造到礦物鑄件中以控制溫度。使用這種溫度補償裝置可以減少溫度影響引起的變形，從而以合理的成本提高精度。

二、功能和結構要求

完整性是礦物鑄件區別於其他材料的一個顯著特徵。礦物鑄件的最高鑄造溫度為45℃，配合高精度模具和工裝，可同時鑄造零件和礦物鑄件。

先進的重鑄技術也可用於礦物鑄坯，從而獲得無需機械加工的精密安裝面和導軌面。與其他基材一樣，礦物鑄件也需遵循特定的結構設計規則。壁厚、承載附件、加強筋嵌件、加載和卸載方式等都與其他材料在一定程度上有所不同，需要在設計階段預先考慮。

三、成本要求

雖然從技術角度考慮固然重要，但成本效益的重要性也日益突出。使用礦物鑄件可以幫助工程師大幅節省生產和營運成本。除了節省加工成本外，鑄造、最終組裝以及日益增長的物流成本（倉儲和運輸）也相應降低。考慮到礦物鑄件的高級功能，應將其視為整體項目來評估。事實上，在安裝或預裝底座的情況下進行價格比較更為合理。較高的初始成本主要來自礦物鑄件模具和工裝的成本，但長期使用（每個鋼模可生產 500-1000 件）可以有效分攤這部分成本，而年消耗量約為 10-15 件。

四、使用範圍

作為一種結構材料，礦物鑄件正不斷取代傳統結構材料，其快速發展的關鍵在於礦物鑄造過程、模具以及穩定的結合結構。目前，礦物鑄件已廣泛應用於磨床、高速加工等眾多工具機領域。磨床製造商率先將礦物鑄件應用於工具機床身。例如，ABA z&b、Bahmler、Jung、Mikrosa、Schaudt、Stude等世界知名企業，一直以來都受益於礦物鑄件的阻尼性、熱慣性和完整性，從而在磨削過程中獲得高精度和優異的表面質量。

隨著動態負荷的不斷增加，礦物鑄造床身也越來越受到世界領先工具磨床企業的青睞。礦物鑄造床身剛性極佳，能有效消除直線馬達加速產生的力。同時，其優異的減振性能與直線馬達的有機結合，能夠顯著提高工件的表面品質和砂輪的使用壽命。