لماذا يمكن اختيار المعادن كمسبوكات سرير لمراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

أنت تطارد دقة على مستوى الميكرون، ولكن ماكينتك تستمر في مقاومتك. تتسبب الاهتزازات في إفساد تشطيب السطح، وتتسبب تغيرات درجة الحرارة في انحراف أبعادك. قد لا تكون المشكلة في إعداداتك؛ قد تكون المشكلة في الأساس نفسه.

يمكن اختيار المعادن كمسبوكات قاع لأنها توفر تخميدًا للاهتزازات أعلى من الحديد الزهر بمقدار 6 إلى 10 مرات. كما أنها تتمتع بقصور حراري عالٍ وتمدد حراري منخفض، مما يمنع انحراف الدقة. يضمن هذا الثبات في المواد أن تحافظ مراكز الماكينات بنظام التحكم الرقمي عالية الدقة على تفاوتات صارمة وتطيل عمر الأداة.

كنا نعتمد بالكامل على حديد الزهر الرمادي. ولكن مع زيادة السرعات وتشديد التفاوتات المسموح بها، بدأ الحديد يظهر حدوده. ولهذا السبب انتقلنا إلى الصب المعدني لمعداتنا المتطورة. دعني أشرح لك الأسباب المحددة التي تجعل هذه المادة تغير اللعبة.

ما هي المواد المعدنية التي يمكن استخدامها لمسبوكات قاع مركز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

قد تسمع عبارة "صب المعادن" وتعتقد أننا نقوم بصب الخرسانة فقط. الأمر أكثر تقدماً من ذلك بكثير. إنه علم دقيق لخلط الطبيعة بالكيمياء.

المواد الأساسية هي مركب راتنجات الإيبوكسي (مركب راتنجات الإيبوكسي (دقة عالية وتخميد عالي)، والصب القائم على البوليمر (مصفوفة بوليستر فعالة من حيث التكلفة)، والصب المعدني المركب (الجمع بين المعادن مع إدخالات الصلب). تستخدم هذه الخلائط ركامات مثل رمل الكوارتز وبُرادة الجرانيت المربوطة بالراتنج لإنشاء هيكل ذو قوة ضغط عالية (130-160 نيوتن/مم²).

عندما نتحدث عن الصب المعدني، فإننا عادةً ما نشير إلى مادة مركبة. وتنقسم إلى ثلاث فئات رئيسية بناءً على المادة الرابطة والتطبيق.
أولاً، هناك صب راتنجات الإيبوكسي المركبة المعدنية¹. هذا هو المعيار الذهبي للماكينات عالية الدقة. نقوم بخلط الجسيمات المعدنية الطبيعية - مثل رمل الكوارتز أو رقائق الجرانيت - مع راتنجات الإيبوكسي عالية الجودة. والنتيجة هي مادة ذات تخميد وثبات حراري عالٍ للغاية. تُستخدم مثل هذه التركيبات في المكونات الأساسية لأفضل ماكيناتنا، حيث توفر قوة ضغط تصل إلى 160 نيوتن/مم².
ثانيًا، لدينا الصب المعدني القائم على البوليمر². يستخدم هذا النوع مادة رابطة من راتنجات البوليستر. وهو أسهل في المعالجة وأقل تكلفة، ولكنه لا يتعامل مع الحرارة بنفس جودة أنواع الإيبوكسي. وغالبًا ما نرى ذلك في الماكينات ذات متطلبات الدقة المعتدلة.
ثالثاً، والأهم من ذلك كله، هو الصب المعدني المركب. هذا نهج هجين. نظرًا لأنه لا يمكنك بسهولة تمرير مسمار في الصخر، فإننا نقوم بتضمين إدخالات فولاذية في الصب. ونضع الفولاذ حيثما نحتاج إلى مقاومة عالية للتآكل، مثل حوامل السكك الحديدية، ونستخدم الصب المعدني للهيكل الرئيسي. وهذا يوازن بين الأداء والتطبيق العملي.

نوع المادة	التركيب	الميزة الرئيسية	أفضل تطبيق
راتنجات الإيبوكسي	كوارتز/جرانيت + إيبوكسي	قوة وتخميد عالية	قواعد CNC المتطورة
قائم على البوليمر	الركام + البوليستر	فعالة من حيث التكلفة	قطع الغيار متوسطة الدقة
مركب	إدخالات معدنية + فولاذية	الأداء الهجين	القضبان ونقاط التركيب

كيف تقارن نسبة التخميد للمسبوكات المعدنية بمسبوكات القاع التقليدية؟

يعمل القطع عالي السرعة مثل المطرقة التي تصطدم بماكينتك. إذا كان السرير يرن مثل الجرس، فإن هذا الاهتزاز ينتقل مباشرةً إلى طرف الأداة ويدمر القطعة.

يتميز الصب المعدني بنسبة تخميد أعلى بكثير من الحديد الزهر الرمادي - غالبًا ما تكون أفضل من 6 إلى 10 مرات، حيث تتراوح النسب من 0.0241 إلى 0.044. يعمل هذا الامتصاص الفائق على كبح الرنين أثناء التصنيع الآلي عالي السرعة، مما يقلل من رفرفة الأداة، ويحسن جودة السطح، ويخفض مستويات الضوضاء بمقدار 20%.

التخميد هو قدرة المادة على "قتل" الاهتزاز.
فكّر في الحديد الزهر الرمادي. إنه معدن. عندما تضربه، فإنه يهتز لفترة طويلة. في ماكينة CNC، تخلق الحركات السريعة وقوى القطع هذه الاهتزازات. إذا لم يوقفها السرير، فإنها تتراكم. هذا هو الرنين. يتسبب ذلك في ارتداد القاطع، تاركًا علامات رفرفة على الشُّغْلَة.
الصب المعدني مختلف. إنه خليط من الأحجار والراتنج. وهو متساوي الخواص ومتجانس. عندما تصطدم به طاقة الاهتزاز، تضيع الطاقة داخل الهيكل المعقد.
الأرقام تثبت ذلك. في حين أن الحديد الزهر منخفض التخميد, صب المعادن³ تفتخر ب نسبة التخميد⁴ بين 0.0241 و0.044. وهذا فرق كبير.
بالنسبة لك، هذا يعني شيئين. أولاً، أجزاء أفضل. تبقى الأداة ثابتة، وبالتالي تكون اللمسة النهائية سلسة. ثانيًا، عمر أطول للأداة. الأداة لا تصطدم باستمرار بالمواد. كما أن الورشة أكثر هدوءًا. يمتص الصب الصوت، مما يقلل من ضغط الضوضاء بحوالي 20%.

لماذا يتحسن الثبات الهندسي عند استخدام المعادن بدلاً من المعادن لأسرّة الماكينات؟

للمعدن ذاكرة. إذا قمت بإجهاده بالحرارة أثناء التصنيع، فسوف يحاول العودة إلى الوراء لاحقًا. هذا الاعوجاج يدمر الدقة على المدى الطويل.

يعالج الصب المعدني كيميائياً في درجة حرارة الغرفة، مما يؤدي إلى عدم وجود إجهاد داخلي. وعلى عكس الحديد الزهر، الذي يتشوه عندما يبرد من الحرارة العالية، تحافظ المعادن على شكلها بشكل دائم. ومع معدل انكماش أقل من 2% وتصميمات سميكة الجدران، فإنها توفر ثباتاً وصلابة هندسية استثنائية.

يعني الثبات الهندسي بقاء الماكينة مربعة ومسطحة على مدار سنوات من الاستخدام.
يتم صهر الحديد الزهر التقليدي في درجات حرارة قصوى. وعندما يبرد، ينكمش بشكل غير متساوٍ. وهذا يحبس "الإجهاد الداخلي" داخل المعدن. وعلى مدار شهور، يرتخي المعدن وينكمش المعدن ويتشوه السرير. تفقد المحاذاة.
صب المعادن⁵ يحل هذه المشكلة. نقوم بصبها في درجة حرارة الغرفة، عادةً أقل من 45 درجة مئوية. لا توجد صدمة حرارية. لا يوجد إجهاد داخلي. وبمجرد أن يعالج الإيبوكسي، يتم تثبيت الشكل إلى الأبد.
كما أن المادة مستقرة كيميائياً. لا تتفاعل مع سوائل القطع أو المبردات.
يقلق بعض الناس من الصلابة لأن الصخر أخف من الحديد. صحيح أن كثافته تبلغ حوالي ثلث كثافة الحديد. ومع ذلك، فإننا نصمم بشكل مختلف. فنحن نجعل جدران الطبقة المعدنية أكثر سماكة 3 مرات من طبقة الحديد، أو نجعلها صلبة. وهذا يعطينا نفس الصلابة ولكن بثبات أفضل. ويضمن التساوي في التماثل العالي أن تكون الخواص متماثلة في كل اتجاه، لذلك لا توجد نقاط ضعف.

لماذا يمنع معامل التمدد الحراري المنخفض للمعادن "انجراف الدقة" أثناء التشغيل؟

تقوم بتشغيل الماكينة في الصباح البارد، وبحلول الظهيرة، تكون الأجزاء خارج نطاق التحمل. الحرارة هي العدو الخفي للتصنيع الدقيق.

يتميز الصب المعدني بمعامل تمدد حراري (CTE) يبلغ حوالي ثلث معامل تمدد الحديد الزهر. يتفاعل ببطء مع تغيرات درجة الحرارة بسبب القصور الذاتي الحراري العالي. وهذا يمنع السرير من التمدد أو الانحناء عندما تسخن الورشة، مما يوقف بشكل فعال "انحراف الدقة" ويحافظ على التفاوت المسموح به.

يحدث "انحراف الدقة" عندما يتغير حجم الماكينة.
أثناء المناوبة، تولد المحركات حرارة. يولد الاحتكاك حرارة. ترتفع درجة الحرارة المحيطة. يقوم المعدن بتوصيل هذه الحرارة بسرعة كبيرة. إذا كنت تستخدم سرير من الحديد الزهر، فإنه يتمدد. حتى التمدد الضئيل يحرك عمود الدوران بعيدًا عن قطعة العمل.
يعمل الصب المعدني كعازل حراري. الموصلية الحرارية منخفضة للغاية - أقل من 5% من الحديد الزهر. لا ينقل الحرارة بسهولة.
كما أن لديها قدرة حرارية عالية. يستغرق وقتاً طويلاً حتى يسخن. نسمي هذا "القصور الذاتي الحراري⁶." إذا تذبذبت درجة حرارة المحل، فإن الطبقة المعدنية بالكاد تلاحظ ذلك.
والأهم من ذلك أن معامل التمدد الحراري (CTE)⁷ منخفضة للغاية. فهو يتمدد بمقدار ثلث تمدد الحديد فقط لنفس الارتفاع في درجة الحرارة.
وهذا أمر بالغ الأهمية بالنسبة للماكينات خماسية المحاور أو المطاحن عالية الدقة. من خلال تقليل التشوه الحراري عند المصدر، نضمن أن تظل الدقة الهندسية - مثل استقامة القضبان - ثابتة طوال اليوم.

الخاتمة

يتفوق الصب المعدني على المعدن من خلال امتصاص الاهتزازات ومقاومة الحرارة والحفاظ على شكل دائم. إنه الخيار الأفضل لأساسات أدوات الماكينات عالية الدقة وطويلة الأمد.

---