Вибрације су један од најупорнијих извора губитка прецизностипрецизна опрема. Може се појавити као брбљање у обрадном центру, замућени подаци о слици у оптичком инспекцијском систему, нестабилна очитавања сонде у координатној мерној машини или време поравнања након брзог померања осе. Резултат је познат: лошија завршна обрада површине, мањи проток, веће хабање алата, недоследна мерења и дуже време чекања да се систем стабилизује.
Произвођачи машина су се традиционално окренули ливеном гвожђу када им је потребна стабилна, чврста структура. Остаје практичан и-добро схваћен материјал за машинске кревете, стубове, столове и тела уређаја. Ипак, како се опрема креће ка већој брзини, мањим толеранцијама и осетљивијим системима сензора, пажњу је привукао још један материјал: минерално ливење, такође познато као полимер бетон, епоксидни гранит или минерални композит.
Избор није једноставно „ново наспрам старог“. Минерално ливење и ливено гвожђе се различито понашају под вибрацијама и сваки захтева другачији приступ дизајну. За купце инжењеринга, менаџере квалитета и лабораторијске техничаре, корисно питање је: која структура ће контролисати вибрације у фреквентном опсегу и радним условима који су битни за машину?
Шта пригушење значи у дизајну машина
Структури машине су потребне две ствари: крутост и пригушење.
Крутост одређује колико се структура склања под статичким или споро променљивим оптерећењем. Пригушење одређује колико брзо енергија вибрација нестаје након поремећаја. Висока{2}}конструкција може да се добро одупре савијању, али и даље преноси вибрације или звоне након побуде. Структура високог{4}}пригушења брже расипа ту енергију, смањујући амплитуду и трајање осциловања.
Ова разлика постаје видљива након брзог{0}}окретања осовине машине, захватања алата, повременог сечења или спољашњих поремећаја пода. Структура са ограниченим пригушењем наставља да вибрира након догађаја. Боља-пригушена структура се брже слаже.
Мерење се често изражава као однос пригушења или логаритамски декремент током опадања слободних{0}}вибрација. Ови бројеви се морају пажљиво тумачити јер састав материјала, геометрија компоненти, гранични услови, оптерећење и метода испитивања могу променити резултат. Ипак, упоредна истраживања доследно откривају да епоксидне-минералне структуре могу да испоље знатно веће пригушење од упоредивих структура од ливеног гвожђа-.
Једна објављена студија{0}}испитивања утицаја надгробних споменика са машинским{1}}алатима измерила је однос пригушења од 1,48% за епоксидну-минералну структуру у поређењу са 0,33% за пример ливеног-гвожђа у његовом првом режиму вибрације. Исто истраживање је такође приметило да се фреквенцијски одзив и крутост морају процењивати заједно са пригушењем, а не третирати као једно својство материјала.
Зашто минерално ливење апсорбује вибрације
Минерално ливење је композит. Углавном се састоји од пажљиво класификованог минералног агрегата-као што је гранит, кварц, базалт или силицијум -везан системом полимерне смоле. Агрегат обезбеђује запремину, чврстоћу на притисак и димензионалну масу. Полимерна матрица обезбеђује унутрашње пригушивање.
Када талас вибрације путује кроз базу машине за ливење минерала, микроскопска деформација и трење унутар структуре смоле{0}}агрегата расипају део енергије вибрација у виду топлоте. Металне конструкције не пружају исти вискоеластичан механизам. Ливено гвожђе има значајно унутрашње пригушење у поређењу са завареним челиком, али остаје кристална метална структура која лакше преноси вибрације од полимер-минералних композитних материјала.
Из тог разлога, минерално ливење се често бира за опрему{0}}осетљиву на вибрације као што су:
Брзи{0}}ЦНЦ обрадни центри и машине за брушење
Прецизни системи за ласерску обраду
Опрема за оптичку инспекцију и АОИ
Полупроводничке потпорне структуре и опрема{0}}за руковање плочицама
Координатне мерне машине и платформе за{0}}инспекцију димензија
Опрема за медицинско снимање, индустријска ЦТ и рендгенска{0}}опрема
Прецизни системи аутоматизације, КСИ степени и платформе линеарних{0}}мотора
Референце добављача и индустрије обично наводе перформансе пригушења минералног ливења неколико пута веће од ливеног гвожђа. Неке објављене вредности указују на осам- до десет-разлику у логаритамском декременту, иако би стварни учинак требало да се потврди на коначној структури, а не да се закључи из опште тврдње о материјалу.
Ливено гвожђе још увек има улогу
Ливено гвожђе није застарело и не треба га описати као неподесно за прецизне машине.
Остаје атрактиван јер нуди високу крутост, позната правила дизајна, успостављене ливничке процесе, добру обрадивост и робусно понашање под концентрисаним механичким оптерећењима. Његов већи модул еластичности значи да лежиште од ливеног-гвожђа често може да постигне потребну статичку крутост са тањим попречним пресеком-од еквивалента од ливеног од минералног гвожђа.
То је важно када{0}}величина омотача машине, тежина конструкције, концентрација оптерећења или ограничења монтаже ограничавају колико велики део може да постане.
Минерално ливење генерално има нижи модул еластичности од ливеног гвожђа. Да би постигли еквивалентну статичку крутост, инжењерима ће можда бити потребни већи попречни- пресеци, ребра, челична арматура или хибридне структуре. У једном истраживачком прегледу лежишта алата за машине од ливеног -гвожђа и минералне-смоле-смоле је упозорено да само минерално ливење може бити недовољно за одређене комплетне машинске- структуре лежишта где доминирају захтеви механичке чврстоће.
Ово није слабост у свакој апликацији. То је услов дизајна. Добро-пројектована база за минерално ливење није директан облик-за-замена облика за постојећи ливени гвожђе. Требало би да буде дизајнирано око сопственог материјалног понашања.
Резонантно питање
Веће пригушивање не значи аутоматски да се свака природна фреквенција побољшава.
Минерална ливена структура може да има нижу природну фреквенцију од еквивалентне структуре од ливеног{0}}гвожђа због разлика у крутости и геометрији. Истовремено, његово веће пригушивање може смањити амплитуду резонантног одзива и скратити време смиривања. Другим речима, материјал може учинити машину мање склоном штетним вибрацијама чак и када је структурна мапа фреквенција другачија.
Истраживање из 2018. о структурама ЦНЦ брусних{1}}машина илуструје ову тачку. Утврђено је да структуре минералне{3}}смоле могу да покажу неповољније понашање у одређеним регионима ниже-фреквенције, али је мања вероватноћа да ће створити резонанцу у процењеном опсегу фреквенција. Закључак је користан: динамичке перформансе морају бити мерене у целом оперативном спектру, а не сведене на један број наслова.
За машину са вретеном, инжењери треба да испитају фреквенције{0}}силе резања, хармонике вретена, профиле убрзања осовине, режиме фиксирања и вибрације пода. За метролошки или оптички систем, фокус се може померити ка пропусном опсегу сензора, брзини скенирања, сметњама у животној средини и времену смиривања након покрета.
Прецизност је готова, а не изливена
База машина за ливење минерала добија велики део своје вредности од скоро{0}}нето-производње облика. Уметци, путеви за хлађење, кабловски канали, тачке монтаже и уграђени интерфејси могу бити интегрисани током ливења. Међутим, ливена површина није аутоматски прецизан датум.
Критична седишта вођица, интерфејси лежајева, оптичке монтажне површине и мерне референце често захтевају после{0}} машинску обраду, брушење, преклапање или интеграцију са прецизним гранитним елементима. Овде способност мерења добављача постаје једнако важна као и способност ливења.
УНПАРАЛЛЕЛЕД® подржава минералне ливене структуре заједно са прецизним компонентама од гранита, керамике, УХПЦ, метала и угљеничних{0}}влакна. Ово омогућава одабир материјала око стварне функције компоненте. База за минерално ливење може бити упарена са прецизним гранитним вођицама, лепљеним уметцима са навојем, машински обрађеним металним интерфејсима или контролисаним референтним тачкама за монтажу.
Искуство компаније у области брушења великих гранита, ручног преливања, окружења за инспекцију{0}}контролисане вибрацијама, електронског-мерења нивоа и ласерске интерферометрије пружа практичну основу за процену таквих склопова. Циљ није прописивање минералног ливења у сваком случају. То је да испоручи структуру чије динамичко понашање, готова геометрија и метода инспекције су у складу са захтевима опреме.
Избор праве структуре
За опрему осетљиву на вибрације{0}}, минерално ливење нуди јаку предност пригушења у односу на традиционално ливено гвожђе. Та предност може да побољша понашање при таложењу, да смањи пренос вибрација и да подржи стабилније перформансе машине под великом-брзином кретања или променљивим оптерећењима процеса.
Ливено гвожђе остаје јачи избор тамо где доминирају компактна крутост, висок концентрисани -носивост или утврђени захтеви за дизајн{1}} металних машина.
Најбољи избор почиње са инжењерским доказима: модалном анализом, реалним случајевима оптерећења, термичким условима, потребним геометријским толеранцијама и јасним тестом прихватања. Када је контрола вибрација критична, базу машине не треба третирати као пасивну подршку. То је део прецизног система.