In CNC numeriese beheertoerusting, hoewel die fisiese eienskappe van graniet 'n basis bied vir hoë-presisie verwerking, kan die inherente nadele daarvan multidimensionele impakte op verwerkingsakkuraatheid hê, wat spesifiek soos volg manifesteer:
1. Oppervlakdefekte in verwerking veroorsaak deur materiaalbrosheid
Die bros aard van graniet (hoë druksterkte maar lae buigsterkte, gewoonlik is die buigsterkte slegs 1/10 tot 1/20 van die druksterkte) maak dit geneig tot probleme soos randkrake en oppervlakmikroskeure tydens verwerking.
Mikroskopiese defekte beïnvloed presisie-oordrag: Wanneer hoë-presisie slyp of frees uitgevoer word, kan klein krake by die gereedskapkontakpunte onreëlmatige oppervlaktes vorm, wat veroorsaak dat die reguitheidsfoute van sleutelkomponente soos geleidingsrelings en werktafels uitbrei (byvoorbeeld, platheid verswak van die ideale ±1μm/m tot ±3~5μm/m). Hierdie mikroskopiese defekte sal direk na die verwerkte dele oorgedra word, veral in verwerkingsscenario's soos presisie optiese komponente en halfgeleierwafeldraers, wat kan lei tot 'n toename in die oppervlakruheid van die werkstuk (Ra-waarde neem toe van 0.1μm tot meer as 0.5μm), wat optiese werkverrigting of toestelfunksionaliteit beïnvloed.
Skielike breukrisiko in dinamiese verwerking: In scenario's van hoëspoed-snywerk (soos spilspoed > 15 000 r/min) of voerspoed > 20 m/min, kan granietkomponente plaaslike fragmentasie ervaar as gevolg van oombliklike impakkragte. Byvoorbeeld, wanneer die geleidingsrailpaar vinnig van rigting verander, kan randkrake veroorsaak dat die bewegingstrajek van die teoretiese pad afwyk, wat lei tot 'n skielike afname in posisioneringsakkuraatheid (die posisioneringsfout brei uit van ±2 μm tot meer as ±10 μm), en selfs lei tot gereedskapbotsings en skrape.
Tweedens, dinamiese akkuraatheidsverlies veroorsaak deur die teenstrydigheid tussen gewig en rigiditeit
Die hoëdigtheidseienskap van graniet (met 'n digtheid van ongeveer 2.6 tot 3.0 g/cm³) kan vibrasie onderdruk, maar dit bring ook die volgende probleme mee:
Traagheidskrag veroorsaak servo-reaksievertraging: Die traagheidskrag wat deur swaar granietbeddings (soos groot portaalmasjienbeddings wat tiene tonne kan weeg) tydens versnelling en vertraging gegenereer word, dwing die servomotor om groter wringkrag uit te voer, wat lei tot 'n toename in posisielus-opsporingsfout. Byvoorbeeld, in hoëspoedstelsels wat deur lineêre motors aangedryf word, kan die posisioneringsakkuraatheid vir elke 10% toename in gewig met 5% tot 8% afneem. Veral in nanoskaalverwerkingscenario's kan hierdie vertraging lei tot kontoerverwerkingsfoute (soos die rondheidsfout wat van 50 nm tot 200 nm toeneem tydens sirkelvormige interpolasie).
Onvoldoende rigiditeit veroorsaak lae-frekwensie vibrasie: Alhoewel graniet 'n relatief hoë inherente demping het, is die elastiese modulus daarvan (ongeveer 60 tot 120GPa) laer as dié van gietyster. Wanneer dit aan wisselende belastings onderwerp word (soos skommelinge in snykrag tydens multi-as skakelverwerking), kan mikro-vervormingsakkumulasie voorkom. Byvoorbeeld, in die swaaikopkomponent van 'n vyf-as bewerkingsentrum, kan die effense elastiese vervorming van die granietbasis veroorsaak dat die hoekposisioneringsakkuraatheid van die rotasie-as dryf (soos die indekseringsfout wat uitbrei van ±5" tot ±15"), wat die bewerkingsakkuraatheid van komplekse geboë oppervlaktes beïnvloed.
III. Beperkings van termiese stabiliteit en omgewingsensitiwiteit
Alhoewel die termiese uitbreidingskoëffisiënt van graniet (ongeveer 5 tot 9 × 10⁻⁶/℃) laer is as dié van gietyster, kan dit steeds foute in presisieverwerking veroorsaak:
Temperatuurgradiënte veroorsaak strukturele vervorming: Wanneer die toerusting vir 'n lang tyd aaneenlopend werk, kan hittebronne soos die hoofasmotor en die smeerstelsel vir die geleierspoor temperatuurgradiënte in die granietkomponente veroorsaak. Byvoorbeeld, wanneer die temperatuurverskil tussen die boonste en onderste oppervlaktes van die werktafel 2 ℃ is, kan dit middel-konvekse of middel-konkawe vervorming veroorsaak (defleksie kan 10 tot 20 μm bereik), wat lei tot die mislukking van die platheid van die werkstukklemming en die parallelisme-akkuraatheid van frees of slyp beïnvloed (soos die diktetoleransie van platplaatonderdele wat ±5 μm tot ±20 μm oorskry).
Omgewingsvogtigheid veroorsaak effense uitsetting: Alhoewel die waterabsorpsiekoers van graniet (0.1% tot 0.5%) laag is, kan 'n spoorhoeveelheid waterabsorpsie lei tot roosteruitsetting wanneer dit vir 'n lang tyd in 'n hoë-vogtigheidsomgewing gebruik word, wat weer veranderinge in die pasvryhoogte van die geleiderailpaar veroorsaak. Byvoorbeeld, wanneer die humiditeit styg van 40% RH tot 70% RH, kan die lineêre dimensie van die graniet-geleiderail met 0.005 tot 0.01 mm/m toeneem, wat lei tot 'n afname in die gladheid van die skuifgeleiderail se beweging en die voorkoms van 'n "kruip"-verskynsel, wat die akkuraatheid van die toevoer op mikronvlak beïnvloed.
Iv. Kumulatiewe effekte van verwerkings- en samestellingsfoute
Die verwerkingsmoeilikheid van graniet is hoog (dit vereis spesiale diamantgereedskap, en die verwerkingsdoeltreffendheid is slegs 1/3 tot 1/2 van dié van metaalmateriale), wat kan lei tot die verlies aan akkuraatheid in die monteerproses:
Verwerkingsfoutoordrag van pasoppervlakke: Indien daar verwerkingsafwykings is (soos platheid > 5μm, gatafstandfout > 10μm) in sleutelonderdele soos die geleier se installasie-oppervlak en die loodskroefondersteuningsgate, sal dit vervorming van die lineêre geleier na installasie veroorsaak, die balskroef ongelyk voorbelasting en uiteindelik lei tot 'n verswakking van die bewegingsakkuraatheid. Byvoorbeeld, tydens drie-as-skakelverwerking kan die vertikaliteitsfout wat veroorsaak word deur die vervorming van die geleier die diagonale lengtefout van die kubus van ±10μm tot ±50μm vergroot.
Koppelvlakgaping van die gesplete struktuur: Granietkomponente van groot toerusting gebruik dikwels splitsingstegnieke (soos multi-seksie bedsplitsing). Indien daar geringe hoekfoute (> 10") of oppervlakruheid > Ra0.8μm op die splitsingsoppervlak is, kan spanningskonsentrasie of gapings na montering voorkom. Onder die langtermynbelasting kan dit lei tot strukturele ontspanning en akkuraatheidsdrywing veroorsaak (soos 'n afname van 2 tot 5μm in posisioneringsakkuraatheid elke jaar).
Opsomming en inspirasies vir hantering
Die nadele van graniet het 'n bedekte, kumulatiewe en omgewingsensitiewe impak op die akkuraatheid van CNC-toerusting, en moet sistematies aangespreek word deur middel van materiaalmodifikasie (soos harsimpregnering om taaiheid te verbeter), strukturele optimalisering (soos metaal-graniet-saamgestelde rame), termiese beheertegnologie (soos mikrokanaalwaterverkoeling), en dinamiese kompensasie (soos intydse kalibrasie met 'n laserinterferometer). Op die gebied van nanoskaal-presisieverwerking is dit selfs meer noodsaaklik om volledige kettingbeheer uit te voer, van materiaalkeuse en verwerkingstegnologie tot die hele masjienstelsel, om die prestasievoordele van graniet ten volle te benut terwyl die inherente defekte daarvan vermy word.
Plasingstyd: 24 Mei 2025