Nos equipos de control numérico CNC, aínda que o granito se converteu nun material importante debido ás súas propiedades únicas, os seus inconvenientes inherentes tamén poden ter certos impactos no rendemento do equipo, a eficiencia do procesamento e os custos de mantemento. A continuación, móstrase unha análise dos impactos específicos que provocan as deficiencias do granito desde múltiples dimensións:
En primeiro lugar, o material é moi fráxil e propenso a romperse e danarse
Inconveniente principal: o granito é unha pedra natural e é esencialmente un material fráxil con pouca resistencia ao impacto (o valor da resistencia ao impacto é de aproximadamente 1-3 J/cm², moito menor que os 20-100 J/cm² dos materiais metálicos).
Impacto nos equipos CNC:
Riscos de instalación e transporte: durante a montaxe ou a manipulación do equipo, se este sofre colisións ou caídas, os compoñentes de granito (como as bases e os carrís guía) son propensos a fendas ou esquinas lascadas, o que pode provocar fallos de precisión. Por exemplo, se a plataforma de granito dunha máquina de medición de tres coordenadas desenvolve fendas ocultas debido a un funcionamento incorrecto durante a instalación, pode provocar un deterioro gradual da planitude co uso a longo prazo, o que afectará os resultados da medición.
Perigos ocultos no proceso de procesamento: cando o equipo CNC se atopa cunha sobrecarga repentina (como a colisión da ferramenta coa peza de traballo), os carrís guía de granito ou as mesas de traballo poden romperse debido á incapacidade de soportar a forza de impacto instantánea, o que pode provocar que o equipo se apague para mantemento e mesmo desencadear unha cadea de fallos de precisión.
En segundo lugar, a alta dificultade de procesamento restrinxe o deseño de estruturas complexas
Inconvenientes principais: o granito ten unha dureza elevada (6-7 na escala de Mohs) e precisa ser moído e procesado con ferramentas especiais como as rebarbas de diamante, o que resulta nunha baixa eficiencia de procesamento (a eficiencia de fresado é só de 1/5 a 1/3 da dos materiais metálicos) e o custo de procesar superficies curvas complexas é elevado.
Impacto nos equipos CNC:
Limitacións do deseño estrutural: Para evitar dificultades de procesamento, os compoñentes de granito adoitan deseñarse con formas xeométricas simples (como placas, carrís guía rectangulares), o que dificulta a consecución de cavidades internas complexas, placas reforzadas lixeiras e outras estruturas que se poden conseguir mediante fundición/corte con materiais metálicos. Isto leva ao feito de que o peso da base de granito adoita ser demasiado grande (10 %-20 % máis pesado que o ferro fundido para o mesmo volume), o que pode aumentar a carga total do equipo e afectar o rendemento da resposta dinámica durante o movemento a alta velocidade.
Custos elevados de mantemento e substitución: cando se produce desgaste ou danos locais nos compoñentes de granito, é difícil reparalos mediante métodos como a soldadura ou o corte. Normalmente, é necesario substituír todo o compoñente e volver a rectificar e calibrar os novos compoñentes para garantir a súa precisión, o que provoca un tempo de inactividade prolongado (unha soa substitución pode levar de 2 a 3 semanas) e un aumento significativo dos custos de mantemento.
Iii. Incerteza das texturas naturais e defectos internos
Inconveniente do núcleo: como mineral natural, o granito ten fisuras internas incontrolables, poros ou impurezas minerais, e a uniformidade do material das diferentes vetas varía moito (a flutuación da densidade pode chegar a ±5 %, a flutuación do módulo elástico ±8 %).
Impacto nos equipos CNC:
Risco de estabilidade de precisión: se a área de procesamento do compoñente contén gretas internas, durante o uso a longo prazo, estas poden expandirse debido á tensión, causando deformacións locais e afectando á precisión do equipo. Por exemplo, se os carrís guía de granito dunha rectificadora CNC teñen orificios de aire ocultos, poden colapsar gradualmente baixo vibracións de alta frecuencia, o que resulta nun erro de rectitude excesivo dos carrís guía.
Diferenzas no rendemento dos lotes: Os materiais de granito de diferentes lotes poden experimentar flutuacións en indicadores clave como o coeficiente de expansión térmica e o rendemento de amortiguación debido ás diferenzas na composición mineral, o que afecta á consistencia da produción por lotes por equipo. Para as liñas de produción automatizadas que requiren a interacción de varios dispositivos, tales diferenzas poden levar a un aumento na dispersión da precisión do procesamento.
En cuarto lugar, é pesado, o que afecta o rendemento dinámico do equipo
Inconveniente do núcleo: o granito ten unha alta densidade (2,6-3,0 g/cm³) e o seu peso é aproximadamente 1,2 veces maior que o do ferro fundido e 2,5 veces maior que o da aliaxe de aluminio para o mesmo volume.
Impacto nos equipos CNC:
Atraso na resposta ao movemento: nos centros de mecanizado de alta velocidade ou nas máquinas de cinco eixes, a gran masa da base de granito aumentará a inercia da carga do motor lineal/parafuso de avance, o que provocará un atraso na resposta dinámica durante a aceleración/desaceleración (o que pode aumentar o tempo de arranque e parada entre un 5 % e un 10 %), o que afectará á eficiencia do procesamento.
Maior consumo de enerxía: A propulsión de compoñentes pesados de granito require servomotores máis potentes, o que aumenta o consumo total de enerxía do equipo (as medicións reais mostran que, nas mesmas condicións de traballo, o consumo de enerxía dos equipos con base de granito é entre un 8 % e un 12 % maior que o dos equipos de ferro fundido). O uso a longo prazo aumentará os custos de produción.
Cinco, a capacidade de resistir o choque térmico é limitada
Inconveniente do núcleo: Aínda que o granito ten un baixo coeficiente de expansión térmica, a súa condutividade térmica é deficiente (cunha condutividade térmica de só 1,5-3,0 W/(m · K), aproximadamente 1/10 da do ferro fundido) e os cambios bruscos de temperatura locais son propensos a xerar tensión térmica.
Impacto nos equipos CNC:
Problema de diferenza de temperatura na área de procesamento: Se o fluído de corte erosiona de forma concentrada unha área local da mesa de traballo de granito, pode causar un gradiente de temperatura (como unha diferenza de temperatura de 5-10 ℃) entre esta área e a área circundante, o que leva a unha pequena deformación térmica (a cantidade de deformación pode alcanzar 1-3 μm), o que afecta á consistencia da precisión do procesamento de precisión (como a rectificación de engrenaxes a nivel de micras).
Risco de fatiga térmica a longo prazo: en entornos de taller con arranques e paradas frecuentes ou grandes diferenzas de temperatura entre o día e a noite, os compoñentes de granito poden desenvolver microfissuras debido á expansión e contracción térmica repetidas, debilitando gradualmente a rixidez estrutural.
Data de publicación: 24 de maio de 2025