I CNC numerisk styreudstyr er granit, selvom det er blevet et vigtigt materiale på grund af dets unikke egenskaber, også blevet et vigtigt materiale, men dets iboende ulemper kan også have en vis indvirkning på udstyrets ydeevne, bearbejdningseffektivitet og vedligeholdelsesomkostninger. Følgende er en analyse af de specifikke virkninger, som granits mangler fra flere dimensioner medfører:
For det første er materialet meget sprødt og tilbøjeligt til at knække og beskadiges
Kerneulempe: Granit er en natursten og er i bund og grund et sprødt materiale med dårlig slagfasthed (slagfasthedsværdien er cirka 1-3J/cm², hvilket er meget lavere end de 20-100J/cm² for metalliske materialer).
Indvirkning på CNC-udstyr:
Installations- og transportrisici: Under montering eller håndtering af udstyret, hvis det udsættes for kollision eller fald, er granitkomponenter (såsom baser og styreskinner) tilbøjelige til at revne eller afskallede hjørner, hvilket fører til nøjagtighedsfejl. Hvis granitplatformen på en trekoordinatmålemaskine f.eks. udvikler skjulte revner på grund af forkert betjening under installationen, kan det føre til en gradvis forringelse af planheden over langvarig brug, hvilket påvirker måleresultaterne.
Skjulte farer i bearbejdningsprocessen: Når CNC-udstyr udsættes for pludselig overbelastning (f.eks. at værktøjet kolliderer med emnet), kan granitstyreskinnerne eller arbejdsbordene knække på grund af manglende evne til at modstå den øjeblikkelige slagkraft, hvilket får udstyret til at lukke ned for vedligeholdelse og endda udløse en række præcisionsfejl.
For det andet begrænser den høje bearbejdningsvanskelighed designet af komplekse strukturer
Kerneulemper: Granit har en høj hårdhed (6-7 på Mohs-skalaen), og den skal slibes og bearbejdes med specialværktøj såsom diamantslibeskiver, hvilket resulterer i lav bearbejdningseffektivitet (fræsningseffektiviteten er kun 1/5 til 1/3 af metalmaterialers), og omkostningerne ved bearbejdning af komplekse buede overflader er høje.
Indvirkning på CNC-udstyr:
Strukturelle designbegrænsninger: For at undgå bearbejdningsvanskeligheder designes granitkomponenter normalt i simple geometriske former (såsom plader, rektangulære styreskinner), hvilket gør det vanskeligt at opnå komplekse indre hulrum, lette afstivede plader og andre strukturer, der kan opnås ved støbning/skæring med metalmaterialer. Dette fører til, at vægten af granitbasen ofte er for stor (10%-20% tungere end støbejern for samme volumen), hvilket kan øge udstyrets samlede belastning og påvirke den dynamiske responsydelse under bevægelse med høj hastighed.
Høje vedligeholdelses- og udskiftningsomkostninger: Når der opstår lokalt slid eller skade på granitkomponenter, er det vanskeligt at reparere dem ved hjælp af metoder som svejsning eller skæring. Normalt skal hele komponenten udskiftes, og de nye komponenter skal slibes og kalibreres for nøjagtighed, hvilket resulterer i forlænget nedetid (en enkelt udskiftning kan tage 2-3 uger) og en betydelig stigning i vedligeholdelsesomkostningerne.
III. Usikkerhed omkring naturlige teksturer og interne defekter
Kerneulempe: Som et naturligt mineral har granit ukontrollerbare indre sprækker, porer eller mineralurenheder, og materialets ensartethed i forskellige årer varierer meget (densitetsudsving kan nå ±5%, elasticitetsmoduludsving ±8%).
Indvirkning på CNC-udstyr:
Risiko for præcisionsstabilitet: Hvis der opstår interne revner i komponentens bearbejdningsområde under langvarig brug, kan revnerne udvide sig på grund af belastning, hvilket forårsager lokal deformation og påvirker udstyrets nøjagtighed. Hvis f.eks. granitstyreskinnerne på en CNC-slibemaskine har skjulte lufthuller, kan de gradvist kollapse under højfrekvente vibrationer, hvilket resulterer i en for stor retlinjefejl i styreskinnerne.
Forskelle i batchpræstation: Granitmaterialer fra forskellige batcher kan opleve udsving i nøgleindikatorer såsom termisk udvidelseskoefficient og dæmpningspræstation på grund af forskelle i mineralsammensætningen, hvilket påvirker ensartetheden af batchproduktion pr. udstyr. For automatiserede produktionslinjer, der kræver interaktion mellem flere enheder, kan sådanne forskelle føre til en øget spredning af bearbejdningsnøjagtigheden.
For det fjerde er den tung, hvilket påvirker udstyrets dynamiske ydeevne.
Kerneulempe: Granit har en høj densitet (2,6-3,0 g/cm³), og dens vægt er cirka 1,2 gange støbejerns og 2,5 gange aluminiumslegerings under samme volumen.
Indvirkning på CNC-udstyr:
Forsinkelse i bevægelsesrespons: I højhastighedsbearbejdningscentre eller femaksede maskiner vil den store masse af granitbasen øge belastningsinertien på den lineære motor/ledeskrue, hvilket resulterer i dynamisk responsforsinkelse under acceleration/deceleration (hvilket kan øge start-stop-tiden med 5% til 10%), hvilket påvirker bearbejdningseffektiviteten.
Øget energiforbrug: Drift af tunge granitkomponenter kræver kraftigere servomotorer, hvilket øger udstyrets samlede energiforbrug (faktiske målinger viser, at energiforbruget for granitbaseret udstyr under de samme arbejdsforhold er 8%-12% højere end for støbejernsudstyr). Langvarig brug vil øge produktionsomkostningerne.
For det femte er evnen til at modstå termisk chok begrænset
Kerneulempe: Selvom granit har en lav varmeudvidelseskoefficient, er dens varmeledningsevne dårlig (med en varmeledningsevne på kun 1,5-3,0 W/(m²·K), cirka 1/10 af støbejerns), og pludselige lokale temperaturændringer er tilbøjelige til at generere termisk stress.
Indvirkning på CNC-udstyr:
Temperaturforskel i bearbejdningsområdet: Hvis skærevæsken koncentreret eroderer et lokalt område af granitbordet, kan det forårsage en temperaturgradient (f.eks. en temperaturforskel på 5-10 ℃) mellem dette område og det omkringliggende område, hvilket fører til mindre termisk deformation (deformationsmængden kan nå 1-3 μm), hvilket påvirker nøjagtigheden og konsistensen af præcisionsbearbejdning (f.eks. tandhjulsslibning på mikronniveau).
Risiko for langsigtet termisk træthed: I værkstedsmiljøer med hyppige opstarter og nedlukninger eller store temperaturforskelle mellem dag og nat kan granitkomponenter udvikle mikrorevner på grund af gentagen termisk udvidelse og sammentrækning, hvilket gradvist svækker den strukturelle stivhed.
Udsendelsestidspunkt: 24. maj 2025