Inom CNC-utrustning för numerisk styrning har granit, även om det har blivit ett viktigt material på grund av sina unika egenskaper, också haft vissa nackdelar som påverkar utrustningens prestanda, bearbetningseffektivitet och underhållskostnader. Följande är en analys av de specifika effekter som granitens brister från flera dimensioner medför:
För det första är materialet mycket sprött och benäget att gå sönder och skadas
Kärnnackdel: Granit är en natursten och i huvudsak ett sprött material med dålig slagseghet (slagseghetsvärdet är cirka 1–3 J/cm², vilket är mycket lägre än 20–100 J/cm² för metalliska material).
Påverkan på CNC-utrustning:
Installations- och transportrisker: Under montering eller hantering av utrustningen, om den utsätts för kollisioner eller fall, är granitkomponenter (såsom baser och styrskenor) benägna att spricka eller flisas av hörn, vilket leder till felaktig noggrannhet. Om till exempel granitplattformen på en trekoordinatsmätmaskin utvecklar dolda sprickor på grund av felaktig användning under installationen, kan det leda till en gradvis försämring av planheten vid långvarig användning, vilket påverkar mätresultaten.
Dolda faror i bearbetningsprocessen: När CNC-utrustning utsätts för plötslig överbelastning (t.ex. att verktyget kolliderar med arbetsstycket) kan granitstyrskenorna eller arbetsborden gå sönder på grund av att de inte klarar av den omedelbara stötkraften, vilket kan leda till att utrustningen stängs av för underhåll och till och med utlösa en kedja av precisionsfel.
För det andra begränsar den höga bearbetningssvårigheten utformningen av komplexa strukturer
Kärnnackdelar: Granit har hög hårdhet (6-7 på Mohs-skalan) och behöver slipas och bearbetas med specialverktyg som diamantslipskivor, vilket resulterar i låg bearbetningseffektivitet (fräsningseffektiviteten är bara 1/5 till 1/3 av metallmaterialens), och kostnaden för att bearbeta komplexa krökta ytor är hög.
Påverkan på CNC-utrustning:
Strukturella konstruktionsbegränsningar: För att undvika bearbetningssvårigheter utformas granitkomponenter vanligtvis i enkla geometriska former (såsom plattor, rektangulära styrskenor), vilket gör det svårt att uppnå komplexa inre hålrum, lätta förstyvade plattor och andra strukturer som kan åstadkommas genom gjutning/skärning med metallmaterial. Detta leder till att granitbasens vikt ofta är för stor (10–20 % tyngre än gjutjärn för samma volym), vilket kan öka utrustningens totala belastning och påverka den dynamiska responsprestandan vid höghastighetsrörelser.
Höga underhålls- och utbyteskostnader: När lokalt slitage eller skador uppstår på granitkomponenter är det svårt att reparera dem med metoder som svetsning eller skärning. Vanligtvis måste hela komponenten bytas ut, och de nya komponenterna måste slipas om och kalibreras för noggrannhet, vilket resulterar i förlängda driftstopp (ett enda utbyte kan ta 2–3 veckor) och en betydande ökning av underhållskostnaderna.
III. Osäkerhet kring naturliga texturer och interna defekter
Kärnnackdel: Som ett naturligt mineral har granit okontrollerbara inre sprickor, porer eller mineralföroreningar, och materialets likformighet i olika vener varierar kraftigt (densitetsfluktuationer kan nå ±5%, elasticitetsmodulfluktuationer ±8%).
Påverkan på CNC-utrustning:
Risk för precisionsstabilitet: Om komponentens bearbetningsområde råkar innehålla interna sprickor, kan sprickorna vid långvarig användning expandera på grund av stress, vilket orsakar lokal deformation och påverkar utrustningens noggrannhet. Om till exempel granitstyrskenorna i en CNC-slipmaskin har dolda lufthål, kan de gradvis kollapsa under högfrekventa vibrationer, vilket resulterar i ett alltför stort rakhetsfel för styrskenorna.
Skillnader i batchprestanda: Granitmaterial från olika batcher kan uppleva fluktuationer i viktiga indikatorer som värmeutvidgningskoefficient och dämpningsprestanda på grund av skillnader i mineralsammansättning, vilket påverkar enhetligheten i batchproduktionen per utrustning. För automatiserade produktionslinjer som kräver interaktion mellan flera enheter kan sådana skillnader leda till en ökad spridning av bearbetningsnoggrannheten.
För det fjärde är den tung, vilket påverkar utrustningens dynamiska prestanda.
Kärnnackdel: Granit har en hög densitet (2,6-3,0 g/cm³), och dess vikt är ungefär 1,2 gånger så stor som gjutjärn och 2,5 gånger så stor som aluminiumlegering under samma volym.
Påverkan på CNC-utrustning:
Rörelseresponsfördröjning: I höghastighetsbearbetningscentra eller femaxliga maskiner kommer granitbasens stora massa att öka lasttrögheten hos linjärmotorn/ledskruven, vilket resulterar i dynamisk responsfördröjning under acceleration/retardation (vilket kan öka start-stopptiden med 5 % till 10 %), vilket påverkar bearbetningseffektiviteten.
Ökad energiförbrukning: Att driva tunga granitkomponenter kräver kraftfullare servomotorer, vilket ökar utrustningens totala energiförbrukning (faktiska mätningar visar att energiförbrukningen för granitbaserad utrustning under samma arbetsförhållanden är 8–12 % högre än för gjutjärnsutrustning). Långvarig användning kommer att öka produktionskostnaderna.
För det femte är förmågan att motstå termisk chock begränsad
Kärnnackdel: Även om granit har en låg värmeutvidgningskoefficient är dess värmeledningsförmåga dålig (med en värmeledningsförmåga på endast 1,5–3,0 W/(m²K), ungefär 1/10 av gjutjärns), och plötsliga lokala temperaturförändringar är benägna att generera termisk stress.
Påverkan på CNC-utrustning:
Temperaturskillnadsproblem i bearbetningsområdet: Om skärvätskan koncentrerat eroderar ett lokalt område av granitbordet kan det orsaka en temperaturgradient (t.ex. en temperaturskillnad på 5–10 ℃) mellan detta område och det omgivande området, vilket leder till mindre termisk deformation (deformationsmängden kan uppgå till 1–3 μm), vilket påverkar noggrannheten och konsistensen vid precisionsbearbetning (t.ex. slipning av kugghjul på mikronnivå).
Risk för långsiktig termisk utmattning: I verkstadsmiljöer med frekventa starter och avstängningar eller stora temperaturskillnader mellan dag och natt kan granitkomponenter utveckla mikrosprickor på grund av upprepad termisk expansion och kontraktion, vilket gradvis försvagar den strukturella styvheten.
Publiceringstid: 24 maj 2025