การสั่นสะเทือนเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้สูญเสียความแม่นยำอย่างต่อเนื่องมากที่สุดอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ. ซึ่งอาจปรากฏเป็นการพูดคุยในแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ ข้อมูลภาพเบลอในระบบการตรวจสอบด้วยแสง การอ่านค่าหัววัดที่ไม่เสถียรในเครื่องวัดพิกัด หรือเวลาตกตะกอนหลังจากการเคลื่อนแกนอย่างรวดเร็ว ผลลัพธ์เป็นที่คุ้นเคย: ผิวสำเร็จแย่ลง ปริมาณงานลดลง การสึกหรอของเครื่องมือสูงขึ้น การวัดที่ไม่สอดคล้องกัน และใช้เวลานานขึ้นในการรอให้ระบบมีเสถียรภาพ
ผู้ผลิตเครื่องจักรมักจะหันมาใช้เหล็กหล่อเมื่อพวกเขาต้องการโครงสร้างที่มั่นคงและแข็งแกร่ง มันยังคงเป็นวัสดุที่ใช้งานได้จริงและ-เป็นที่เข้าใจกันดีสำหรับฐานเครื่องจักร คอลัมน์ โต๊ะ และตัวอุปกรณ์ติดตั้ง แต่เมื่ออุปกรณ์เคลื่อนที่ไปสู่ความเร็วสูงขึ้น ความคลาดเคลื่อนน้อยลง และระบบการตรวจจับที่ละเอียดอ่อนมากขึ้น วัสดุอื่นก็ได้รับความสนใจ: การหล่อแร่หรือที่เรียกว่าคอนกรีตโพลีเมอร์ หินแกรนิตอีพ็อกซี่ หรือคอมโพสิตแร่
ทางเลือกไม่ใช่แค่ "ใหม่กับเก่า" การหล่อแร่และเหล็กหล่อมีพฤติกรรมแตกต่างกันภายใต้การสั่นสะเทือน และแต่ละรายการต้องใช้วิธีการออกแบบที่แตกต่างกัน สำหรับผู้ซื้อด้านวิศวกรรม ผู้จัดการคุณภาพ และช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการ คำถามที่เป็นประโยชน์คือ โครงสร้างใดที่จะควบคุมการสั่นสะเทือนในช่วงความถี่และสภาพการทำงานที่สำคัญต่อเครื่องจักร
Damping หมายถึงอะไรในการออกแบบเครื่องจักร
โครงสร้างเครื่องจักรต้องการสองสิ่ง: ความแข็งและการหน่วง
ความแข็งเป็นตัวกำหนดว่าโครงสร้างจะเบี่ยงเบนไปมากน้อยเพียงใดภายใต้ภาระคงที่หรือการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ การหน่วงจะกำหนดความเร็วของพลังงานการสั่นสะเทือนที่จะสลายตัวหลังจากการรบกวน โครงสร้างที่มีความแข็งสูง-อาจต้านทานการโค้งงอได้ดี แต่ยังคงส่งแรงสั่นสะเทือนหรือวงแหวนหลังจากการกระตุ้น โครงสร้างแดมป์สูง-จะกระจายพลังงานนั้นเร็วขึ้น ช่วยลดแอมพลิจูดและระยะเวลาของการสั่น
ความแตกต่างนี้จะปรากฏให้เห็นหลังจากการกลับแกนของเครื่องจักรอย่างรวดเร็ว- การที่เครื่องมือเข้าที่ การตัดเป็นระยะๆ หรือการรบกวนของพื้นภายนอก โครงสร้างที่มีการหน่วงที่จำกัดจะยังคงสั่นสะเทือนหลังจบการแข่งขัน โครงสร้างกันสะเทือนที่ดีกว่า-จะเกาะตัวเร็วขึ้น
การวัดมักแสดงเป็นอัตราส่วนการหน่วงหรือการลดลอการิทึมระหว่างการสลายการสั่นสะเทือนฟรี- ตัวเลขเหล่านี้ต้องได้รับการตีความอย่างระมัดระวัง เนื่องจากองค์ประกอบของวัสดุ รูปทรงของส่วนประกอบ เงื่อนไขขอบเขต การโหลด และวิธีการทดสอบ ล้วนสามารถเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ได้ ถึงกระนั้น การวิจัยเปรียบเทียบก็พบว่าโครงสร้างแร่อีพอกซี-สามารถแสดงการหน่วงที่สูงกว่าโครงสร้างเหล็กหล่อ-ที่เทียบเคียงได้อย่างมาก
การศึกษาทดสอบผลกระทบ-ที่เผยแพร่ครั้งหนึ่งเกี่ยวกับศิลาหลุมศพของเครื่องมือเครื่องจักร-วัดอัตราส่วนการหน่วงที่ 1.48% สำหรับโครงสร้างแร่อีพอกซี- เทียบกับ 0.33% สำหรับตัวอย่างเหล็กหล่อ-ในโหมดการสั่นสะเทือนครั้งแรก การวิจัยเดียวกันยังตั้งข้อสังเกตว่าการตอบสนองความถี่และความแข็งจะต้องได้รับการประเมินควบคู่กับการทำให้หมาด ๆ แทนที่จะถือเป็นคุณสมบัติของวัสดุชิ้นเดียว
เหตุใดการหล่อแร่จึงดูดซับแรงสั่นสะเทือน
การหล่อแร่เป็นวัสดุคอมโพสิต โดยทั่วไปจะประกอบด้วยแร่ธาตุรวมที่คัดเกรดอย่างระมัดระวัง-เช่น หินแกรนิต ควอตซ์ หินบะซอลต์ หรือซิลิกา- ซึ่งผูกติดกับระบบเรซินโพลีเมอร์ มวลรวมจะให้มวล ความแรงอัด และมวลมิติ โพลีเมอร์เมทริกซ์ช่วยลดแรงสั่นสะเทือนภายใน
เมื่อคลื่นสั่นสะเทือนเดินทางผ่านฐานเครื่องหล่อแร่ การเสียรูปในระดับจุลภาคและแรงเสียดทานภายในโครงสร้างรวมของเรซิน-จะกระจายพลังงานการสั่นสะเทือนส่วนหนึ่งไปเป็นความร้อน โครงสร้างโลหะไม่มีกลไกความหนืดเหมือนกัน เหล็กหล่อมีการหน่วงภายในที่มีความหมายเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กเชื่อม แต่ยังคงเป็นโครงสร้างโลหะแบบผลึกที่ส่งแรงสั่นสะเทือนได้เร็วกว่าวัสดุผสมแร่โพลีเมอร์-
ด้วยเหตุนี้ การหล่อแร่จึงมักถูกเลือกสำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่อการสั่นสะเทือน- เช่น:
เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์และเครื่องเจียร CNC ความเร็วสูง-
ระบบการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ
การตรวจสอบด้วยแสงและอุปกรณ์ AOI
โครงสร้างรองรับเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์-การจัดการเวเฟอร์
เครื่องวัดพิกัดและแท่นตรวจสอบขนาด-
การถ่ายภาพทางการแพทย์ เครื่อง CT ทางอุตสาหกรรม และอุปกรณ์รังสีเอกซ์-
ระบบอัตโนมัติที่แม่นยำ ระยะ XY และแท่นมอเตอร์เชิงเส้น-
ข้อมูลอ้างอิงของซัพพลายเออร์และอุตสาหกรรมมักรายงานว่าประสิทธิภาพการหน่วงการหล่อแร่สูงกว่าเหล็กหล่อหลายเท่า ค่าที่เผยแพร่บางค่าบ่งชี้ถึงความแตกต่างแปด- ถึงสิบ-เท่าในการลดลอการิทึม แม้ว่าประสิทธิภาพจริงควรได้รับการตรวจสอบความถูกต้องบนโครงสร้างสุดท้าย แทนที่จะอนุมานจากการกล่าวอ้างวัสดุทั่วไป
เหล็กหล่อยังคงมีบทบาท
เหล็กหล่อไม่ได้ล้าสมัย และไม่ควรอธิบายว่าไม่เหมาะกับเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ
ยังคงมีความน่าสนใจเนื่องจากมีความแข็งสูง มีกฎเกณฑ์การออกแบบที่คุ้นเคย มีกระบวนการหล่อที่เป็นที่ยอมรับ มีความสามารถในการขึ้นรูปที่ดี และมีพฤติกรรมที่แข็งแกร่งภายใต้ภาระทางกลที่มีความเข้มข้น โมดูลัสยืดหยุ่นที่สูงกว่าหมายความว่าเหล็กหล่อ-เบดมักจะได้รับความแข็งแกร่งคงที่ตามที่ต้องการด้วยส่วนตัดขวาง-ที่บางกว่าเหล็กหล่อที่เทียบเท่ากับแร่
สิ่งสำคัญคือเมื่อขนาดซองจดหมายของเครื่องจักร- น้ำหนักโครงสร้าง ความเข้มข้นของน้ำหนักบรรทุก หรือข้อจำกัดในการติดตั้งจะจำกัดขนาดของส่วนต่างๆ
โดยทั่วไปการหล่อแร่จะมีโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำกว่าเหล็กหล่อ เพื่อให้ได้ความแข็งคงที่ที่เท่ากัน วิศวกรอาจต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่ขึ้น- โครง โครงเหล็กเสริมแรง หรือโครงสร้างแบบผสม งานวิจัยชิ้นหนึ่งเกี่ยวกับเตียงเครื่องมือ-เหล็กและแร่-เรซิน- เตือนว่าการหล่อแร่เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอสำหรับโครงสร้างเตียงเครื่องจักรที่สมบูรณ์บางประเภท- ซึ่งความต้องการความแข็งแรงทางกลมีอิทธิพลเหนือกว่า
นี่ไม่ใช่จุดอ่อนในทุกแอปพลิเคชัน มันเป็นเงื่อนไขการออกแบบ ฐานการหล่อแร่-ที่ออกแบบมาอย่างดีไม่ใช่รูปร่างโดยตรง-สำหรับ-รูปร่างที่ใช้ทดแทนการหล่อเหล็กที่มีอยู่ ควรได้รับการออกแบบตามลักษณะการทำงานของวัสดุของตัวเอง
คำถามเรโซแนนซ์
การหน่วงที่สูงขึ้นไม่ได้หมายความว่าทุกความถี่ธรรมชาติจะดีขึ้นโดยอัตโนมัติ
โครงสร้างการหล่อแร่อาจมีความถี่ธรรมชาติต่ำกว่าโครงสร้างเหล็กหล่อ{0}}ที่เทียบเท่ากัน เนื่องจากความแข็งและรูปทรงที่แตกต่างกัน ในเวลาเดียวกัน การหน่วงที่สูงขึ้นอาจลดแอมพลิจูดของการตอบสนองเรโซแนนซ์และลดระยะเวลาการตกตะกอนลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัสดุสามารถทำให้เครื่องจักรมีโอกาสเกิดความเสียหายต่อการสั่นสะเทือนน้อยลง แม้ว่าแผนที่ความถี่ของโครงสร้างจะแตกต่างกันก็ตาม
การวิจัยในปี 2018 เกี่ยวกับโครงสร้างเครื่องเจียร CNC- แสดงให้เห็นประเด็นนี้ พบว่าโครงสร้างเรซินของแร่-อาจแสดงพฤติกรรมที่ไม่เอื้ออำนวยในบางช่วง-ความถี่ที่ต่ำกว่า แต่มีโอกาสน้อยที่จะสร้างเสียงสะท้อนในช่วงความถี่ที่ประเมินไว้ ข้อสรุปนี้มีประโยชน์: ต้องวัดประสิทธิภาพแบบไดนามิกทั่วทั้งสเปกตรัมการทำงาน ไม่ใช่ลดเหลือเพียงหัวข้อเดียว
สำหรับเครื่องจักรสปินเดิล วิศวกรควรตรวจสอบ-ความถี่แรงตัด ฮาร์โมนิคของสปินเดิล โปรไฟล์การเร่งความเร็วของแกน โหมดฟิกซ์เจอร์ และการสั่นสะเทือนของพื้น สำหรับมาตรวิทยาหรือระบบออปติคอล การโฟกัสอาจเลื่อนไปที่แบนด์วิดท์ของเซ็นเซอร์ ความเร็วในการสแกน การรบกวนสิ่งแวดล้อม และเวลาตกตะกอนหลังการเคลื่อนไหว
ความแม่นยำเสร็จสิ้นแล้ว ไม่เท
ฐานเครื่องหล่อแร่ได้รับมูลค่ามหาศาลจากการผลิตที่มีรูปร่างใกล้เคียง-สุทธิ- สามารถผสานรวมส่วนแทรก เส้นทางหล่อเย็น ช่องเคเบิล จุดยึด และอินเทอร์เฟซแบบฝังในระหว่างการหล่อ อย่างไรก็ตาม พื้นผิวหล่อไม่ได้เป็นข้อมูลที่แม่นยำโดยอัตโนมัติ
ที่นั่งนำทางที่สำคัญ ส่วนต่อประสานของลูกปืน พื้นผิวการติดตั้งแบบออปติก และการอ้างอิงการวัด มักต้องใช้เครื่องจักรหลังการหล่อ การเจียร การขัด หรือการรวมเข้ากับองค์ประกอบหินแกรนิตที่มีความแม่นยำ นี่คือจุดที่ความสามารถในการตรวจวัดของซัพพลายเออร์มีความสำคัญพอๆ กับความสามารถในการหล่อ
UNPARALLELED® รองรับโครงสร้างการหล่อแร่ควบคู่ไปกับหินแกรนิต เซรามิค UHPC โลหะ และส่วนประกอบที่แม่นยำของเส้นใยคาร์บอน- ช่วยให้สามารถเลือกวัสดุตามการทำงานจริงของส่วนประกอบได้ ฐานการหล่อแร่อาจจับคู่กับรางหินแกรนิตที่มีความแม่นยำ เม็ดมีดแบบเกลียวประสาน ส่วนต่อประสานโลหะที่กลึงด้วยเครื่องจักร หรือข้อมูลการติดตั้งแบบควบคุม
ประสบการณ์ของบริษัทในการเจียรหินแกรนิตขนาดใหญ่ การขัดด้วยมือ สภาพแวดล้อมการตรวจสอบที่มีการควบคุม-การสั่นสะเทือน การวัดระดับทางอิเล็กทรอนิกส์- และอินเทอร์เฟอโรเมทรีด้วยเลเซอร์ ถือเป็นพื้นฐานในทางปฏิบัติสำหรับการประเมินการประกอบดังกล่าว วัตถุประสงค์มิใช่กำหนดให้หล่อแร่ทุกกรณี เป็นการมอบโครงสร้างที่มีพฤติกรรมไดนามิก รูปทรงที่เสร็จสมบูรณ์ และวิธีการตรวจสอบที่สอดคล้องกับความต้องการของอุปกรณ์
การเลือกโครงสร้างที่เหมาะสม
สำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่อการสั่นสะเทือน- การหล่อแร่มีข้อได้เปรียบด้านการลดแรงสั่นสะเทือนที่เหนือกว่าเหล็กหล่อทั่วไป ข้อได้เปรียบดังกล่าวสามารถปรับปรุงพฤติกรรมการตกตะกอน ลดการส่งผ่านการสั่นสะเทือน และสนับสนุนประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่มีเสถียรภาพมากขึ้นภายใต้-การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงหรือโหลดกระบวนการที่เปลี่ยนแปลง
เหล็กหล่อยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า โดยที่ข้อกำหนดด้านความแข็งที่กะทัดรัด -ความสามารถในการรับน้ำหนักที่มีความเข้มข้นสูง หรือโลหะที่เป็นที่ยอมรับ- นั้นมีข้อกำหนดในการออกแบบเครื่องจักรเป็นหลัก
การเลือกที่ดีที่สุดเริ่มต้นด้วยหลักฐานทางวิศวกรรม: การวิเคราะห์แบบโมดัล กรณีโหลดที่สมจริง สภาพความร้อน เกณฑ์ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตที่ต้องการ และการทดสอบการยอมรับที่ชัดเจน เมื่อการควบคุมการสั่นสะเทือนมีความสำคัญ ฐานเครื่องจักรไม่ควรถือเป็นส่วนรองรับแบบพาสซีฟ มันเป็นส่วนหนึ่งของระบบความแม่นยำ