振动阻尼只是在现代机床设计中使用聚合物复合物(或矿物铸造)基础或填充结构的许多益处之一。

适当设计的基础基础对机器的成功和寿命至关重要。设计师曾经努力采用钢铁,铸铁,制造的管状钢和花岗岩作为机械基础。这些结构旨在提供一个固体平台,用于安装特定于机器的各个性能的敏感部件。虽然这些设计和材料多年来工作了很好,但是一种新的选择在齿轮制造商中普及。

聚合物复合铸件,也称为矿物铸件,提供出色的振动阻尼和传统机底座和基础材料的其他优点。从20世纪70年代后期开始,环氧聚合物复合技术从欧洲迁移到美国。该方法将不同等级的聚集体(粉碎的石英,花岗岩或玄武岩)与特殊配制的高强度热固性环氧树脂和添加剂相结合。然后将该混合物加入到打开腔模具中或用于回填制造的钢结构,以产生用于安装设备和部件的岩石固体基础。

图1:4,700磅铸造和全组装机

例如,Michigan麋鹿急流的星形切割公司使用4,700磅的基础铸件,为其NTG 4RL工具和刀具研磨机(见图1)。

“对于明星来说,来自Basetek的矿物铸造基础产品使我们能够为我们的机器为独特的设计功能创建基地,”星星刀具公司的植物经理Jason Walter说。“他们的高度准确,重复的铸造过程已被证明从基础交付到基本交付的一致性。在机器设计中,我们已经实现了一种良好的阻尼,热稳定的基础,在其上构建了我们的运动轴。“

由Star Su LLC代表的星形切割机公司在伊利诺伊州芝加哥的麦考克斯地区,在2016年9月12日至17日在IMTS 2016(Booth#N-6924)。

附加铸件实例如图2所示和图3所示。

聚合物复合材料的益处

以下是领先工程师在现代机床设计中考虑聚合物复合材料的几个原因:

表1:聚合物混凝土减振比

减振

该材料的聚合物基质提供比钢或铸铁材料相同几何形状更高的20至30倍(参见表1)。此外,聚合物铸件可以免受外部振动屏蔽,例如在附近操作的叉车或另一台机器。(见图4.)

设计灵活性

聚合物复合基是在室温下铸造的,可以很容易地将塑料、不锈钢镶件、钢或铸轨作为铸件的组成部分组合在一起。PVC管和结构钢管可用于钢丝道和专用叉吊。不需要均匀的壁厚,内部排水,冷却线,甲板斜坡和空腔可以很容易地纳入铸件。

图2:1100磅的基础和垂直激光管切割系统

以完成公差

聚合物复合底座精确地复制了平整度和特征公差的工具。模具上的表面光洁度在铸造上表示。该过程消除或最小化了对二次加工的需求。

快速交付和较低的WIP库存

一旦模具建造并释放到生产,就可以在几天内浇铸并发货。短线交换时间减少了过程中的工作(WIP)库存,而工程变更和修改可以快速。

图3:超精密微铣系统2,700磅铸造

耐腐蚀性能

聚合物复合碱基耐含普通酸,碱,溶剂,油和切割液。这消除了涂漆底座或添加昂贵的保护涂层的需要。可以涂上铸件以匹配特定的颜色示意图但不需要。

环保

使用冷铸过程创建铸件,该过程需要最小的能量消耗。处置很容易。一旦固化,聚合物被认为是非夸张,并且没有特殊的处置要求。

图4:振动测试

成本效益

将多个组件结合成相同铸造的能力以及消除或最小化铸造后加工操作的能力节省了时间和金钱。不必涂上腐蚀保护的基础是额外的节省。

聚合物复合碱基是压缩式载荷的理想选择,与传统材料相比,要求底壁更厚或坚固。涉及早期在设计过程中涉及铸造制造商将有助于解决普通铸造问题,如最小的墙壁厚度,内核的牵伸角度,插入与铸造,工具建议和重量限制的关系中的展示位置。

图5:准备用于聚合物填充的结构管

用聚合物复合材料回填结构

另一种方法是用环氧聚合物复合材料填充结构,以减少振动并增加刚度。对于机械制造商来说,聚合物填充物是一个可靠的选择,他们可以舒适地使用fab钢结构,但要克服振动问题。它非常适合小批量或定制应用程序。它提供的振动阻尼能力,研磨和机械的钢铁工厂。它还提供了低成本和快速周转。而且不需要模具或工具。

填充有聚合物复合材料的焊接和制造的实例如图5和图6所示。

图6:用于汽车测试的填充聚合物复合材料的大型焊接件

模具和工具选择

铸造过程中使用的模具和工具可以由各种材料构成,并且由所需铸件的数量和浇铸特征的驱动。工具可以是木材,Fab钢,铝,板钢或四种组合。以下是一些典型的模具选项。

重型木模具通常用于概念证明或有限的生产。它们提供了相对低成本的临时模式,将产生一般形状,并且最有可能需要铸造后的加工操作。(见图7.)

金属板制造的工具提供比木模具更高的产量和更好的铸件特征公差。

图7:重型(HD)木模的例子

铝制工具提供生产产量,适用于聚合物铸造中的复杂特征。(见图8.)

板钢工具(3/4英寸或更高)提供平坦度和特征耐受性的最佳生产产量和可重复性。这通常是最昂贵的选择,但将在基础之后提供一致的铸造质量基础。

图8:生产铝模具的例子

结论

聚合物复合基座是全球接受的,作为机器基础设计的现代替代品。如果设计得当,益处为其基地设计提供齿轮设计师和工程师。聚合物复合底座为持续持续寿命的关键设备提供稳定和可重复的基础。

在2016年9月12日至17日在伊利诺伊州芝加哥的McCormick Place访问Basetek 2016年2016年在Imts 2016。