Waarom kunnen mineralen worden gekozen als bedafgietsels voor CNC-bewerkingscentra?

U streeft naar precisie op microniveau, maar uw machine blijft tegenwerken. Trillingen ruïneren de oppervlakteafwerking en temperatuurschommelingen zorgen ervoor dat uw afmetingen afwijken. Het probleem ligt misschien niet bij uw instellingen, maar bij de fundering zelf.

Mineralen kunnen gekozen worden als beddingafgietsels omdat ze een 6 tot 10 keer betere trillingsdemping bieden dan gietijzer. Ze hebben een hoge thermische inertie en een lage thermische uitzetting, wat afwijking in nauwkeurigheid voorkomt. Deze materiaalstabiliteit zorgt ervoor dat CNC-bewerkingscentra met hoge precisie strikte toleranties handhaven en de standtijd verlengen.

Vroeger vertrouwden we volledig op grijs gietijzer. Maar naarmate de snelheden toenamen en de toleranties scherper werden, begon ijzer zijn beperkingen te vertonen. Daarom zijn we voor onze hoogwaardige apparatuur overgestapt op mineraalgietwerk. Laat me de specifieke redenen uitleggen waarom dit materiaal het spel verandert.

Welke minerale materialen kunnen worden gebruikt voor CNC bewerkingscentrum bedafgietsels?

Als je "mineraal gieten" hoort, denk je misschien dat we gewoon beton aan het gieten zijn. Het is veel geavanceerder dan dat. Het is een precieze wetenschap van het mengen van natuur en scheikunde.

De primaire materialen zijn epoxyhars composiet (hoge precisie, hoge demping), gietwerk op basis van polymeer (kosteneffectieve polyester matrix) en composiet mineraal gietwerk (combinatie van mineralen met stalen inserts). Deze mengsels maken gebruik van aggregaten zoals kwartszand en granietsnippers die gebonden zijn met hars om een structuur met hoge druksterkte (130-160 N/mm²) te creëren.

Als we het hebben over mineraal gietwerk, bedoelen we meestal een composietmateriaal. Het valt uiteen in drie hoofdcategorieën op basis van het bindmiddel en de toepassing.
Ten eerste is er Epoxyhars composiet mineraal gieten¹. Dit is de gouden standaard voor machines met hoge precisie. We mengen natuurlijke minerale deeltjes, zoals kwartszand of granietsnippers, met een hoogwaardige epoxyhars. Het resultaat is een materiaal met een ongelooflijk hoge demping en thermische stabiliteit. Formuleringen zoals deze worden gebruikt voor de kernonderdelen van onze beste machines, met druksterktes tot 160 N/mm².
Ten tweede hebben we Mineraal gieten op basis van polymeer². Hiervoor wordt een bindmiddel van polyesterhars gebruikt. Het is gemakkelijker te verwerken en kost minder, maar het kan niet zo goed tegen hitte als de epoxysoorten. We zien dit vaak in machines met gemiddelde precisievereisten.
Ten derde, en heel belangrijk, is Samengesteld Mineraal Gieten. Dit is een hybride aanpak. Omdat je niet gemakkelijk een bout in een rots kunt draaien, plaatsen we stalen inserts in het gietstuk. We plaatsen staal op plaatsen waar we een hoge slijtvastheid nodig hebben, zoals railbevestigingen, en gebruiken mineraal gietwerk voor het hoofdgedeelte. Dit is een balans tussen prestaties en praktisch nut.

Type materiaal	Samenstelling	Belangrijkste kenmerken	Beste toepassing
Epoxyhars	Kwarts/Graniet + Epoxy	Hoge demping en sterkte	Hoogwaardige CNC-onderstellen
Op polymeer gebaseerd	Aggregaten + Polyester	Kosteneffectief	Gematigde precisie onderdelen
Samengesteld	Mineraal + stalen inzetstukken	Hybride prestatie	Rails en bevestigingspunten

Hoe verhoudt de dempingsverhouding van minerale gietstukken zich tot die van traditionele gietstukken?

Snijden met hoge snelheid werkt als een hamer die op je machine slaat. Als het bed rinkelt als een bel, gaat die trilling rechtstreeks naar de gereedschapspunt en wordt het onderdeel geruïneerd.

Mineraal gietwerk heeft een aanzienlijk hogere dempingsratio dan grijs gietijzer - vaak 6 tot 10 keer beter, met ratio's van 0,0241 tot 0,044. Deze superieure absorptie onderdrukt resonantie tijdens hogesnelheidsbewerkingen, vermindert het klapperen van gereedschap, verbetert de oppervlaktekwaliteit en verlaagt het geluidsniveau met 20%.

Demping is het vermogen van een materiaal om trillingen te "doden".
Denk aan grijs gietijzer. Het is metaal. Als je er op slaat, trilt het langdurig. In een CNC machine veroorzaken snelle bewegingen en snijkrachten deze trillingen. Als het bed ze niet tegenhoudt, bouwen ze zich op. Dit is resonantie. Het zorgt ervoor dat de frees gaat stuiteren, wat trillingsmarkeringen achterlaat op je werkstuk.
Mineraal gieten is anders. Het is een mengsel van stenen en hars. Het is isotroop en homogeen. Wanneer trillingsenergie het raakt, gaat de energie verloren in de complexe structuur.
De cijfers bewijzen het. Terwijl gietijzer een lage demping heeft, mineraal gieten³ heeft een dempingsverhouding⁴ tussen 0,0241 en 0,044. Dit is een enorm verschil.
Voor jou betekent dit twee dingen. Ten eerste, betere onderdelen. Het gereedschap blijft stabiel, dus de afwerking is glad. Ten tweede, een langere levensduur van het gereedschap. Het gereedschap botst niet constant tegen het materiaal. Ook is de werkplaats stiller. Het gietstuk absorbeert het geluid, waardoor de geluidsdruk met ongeveer 20% afneemt.

Waarom is de geometrische stabiliteit verbeterd bij het gebruik van mineralen in plaats van metaal voor machinebedden?

Metaal heeft een geheugen. Als je het tijdens de productie met hitte belast, zal het later proberen terug te bewegen. Dit kromtrekken vernietigt de nauwkeurigheid op lange termijn.

Mineraal gietwerk hardt chemisch uit bij kamertemperatuur, waardoor er geen interne spanning ontstaat. In tegenstelling tot gietijzer, dat krom trekt als het afkoelt van hoge hitte, behouden mineralen hun vorm permanent. Met een krimpsnelheid van minder dan 2% en dikwandige ontwerpen bieden ze uitzonderlijke geometrische stabiliteit en stijfheid.

Geometrische stabiliteit betekent dat de machine vierkant en vlak blijft gedurende jarenlang gebruik.
Traditioneel gietijzer wordt gesmolten bij extreme temperaturen. Als het afkoelt, krimpt het ongelijkmatig. Dit zorgt voor "interne spanning" in het metaal. Na maanden ontspant het metaal en trekt het bed krom. Je verliest de uitlijning.
Mineraal gieten⁵ lost dit op. We gieten het bij kamertemperatuur, meestal onder 45°C. Er is geen thermische schok. Er is geen interne spanning. Zodra de epoxy is uitgehard, is de vorm voor altijd vast.
Het materiaal is ook chemisch stabiel. Het reageert niet met snijvloeistoffen of koelmiddelen.
Sommige mensen maken zich zorgen over stijfheid omdat rots lichter is dan ijzer. Het is waar dat de dichtheid ongeveer 1/3 van ijzer is. We ontwerpen echter anders. We maken de wanden van een mineraal bed 3 keer dikker dan een ijzeren bed, of we maken het massief. Dit geeft ons dezelfde stijfheid maar met een betere stabiliteit. De hoge isotropie zorgt ervoor dat de eigenschappen in elke richting hetzelfde zijn, zodat er geen zwakke plekken zijn.

Waarom voorkomt de lage thermische uitzettingscoëfficiënt van mineralen "nauwkeurigheidsafwijkingen" tijdens het gebruik?

Je start de machine in de koude ochtend en tegen de middag zijn je onderdelen buiten tolerantie. Hitte is de onzichtbare vijand van precisiefabricage.

Mineraal gietwerk heeft een thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) die ongeveer 1/3 is van die van gietijzer. Het reageert langzaam op temperatuurveranderingen door de hoge thermische inertie. Dit voorkomt dat het bed uitzet of buigt als de werkplaats heet wordt, waardoor de "nauwkeurigheidsafwijking" effectief gestopt wordt en de tolerantie behouden blijft.

"Nauwkeurigheidsafwijking" treedt op wanneer de machine van grootte verandert.
Tijdens een dienst genereren motoren warmte. Wrijving creëert warmte. De omgevingstemperatuur stijgt. Metaal geleidt deze warmte zeer snel. Als je een gietijzeren bed gebruikt, zet het uit. Zelfs een kleine uitzetting verwijdert de spindel van het werkstuk.
Mineraal gietwerk werkt als een thermische buffer. Het warmtegeleidingsvermogen is erg laag - minder dan 5% van gietijzer. Het draagt niet gemakkelijk warmte over.
Het heeft ook een hoge warmtecapaciteit. Het duurt lang om op te warmen. We noemen dit "thermische traagheid⁶." Als de temperatuur in de winkel schommelt, merkt het mineraalbed daar nauwelijks iets van.
Het belangrijkste is de Thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE)⁷ is erg laag. Het zet slechts 1/3 zoveel uit als ijzer bij dezelfde temperatuurstijging.
Dit is cruciaal voor 5-assige machines of slijpmachines met hoge precisie. Door thermische vervorming bij de bron te verminderen, zorgen we ervoor dat de geometrische nauwkeurigheid, zoals de rechtheid van rails, de hele dag constant blijft.

Conclusie

Mineraal gietwerk presteert beter dan metaal door trillingen te absorberen, hitte te weerstaan en een permanente vorm te behouden. Het is de beste keuze voor zeer nauwkeurige, duurzame funderingen voor bewerkingsmachines.

---