در تجهیزات کنترل عددی CNC، اگرچه گرانیت به دلیل خواص منحصر به فرد خود به ماده‌ای مهم تبدیل شده است، اما معایب ذاتی آن نیز ممکن است تأثیرات خاصی بر عملکرد تجهیزات، راندمان پردازش و هزینه‌های نگهداری داشته باشد. در ادامه، تحلیلی از تأثیرات خاص ناشی از کاستی‌های گرانیت از ابعاد مختلف ارائه شده است:
اول، این ماده بسیار شکننده و مستعد شکستگی و آسیب است.
نقطه ضعف هسته: گرانیت یک سنگ طبیعی است و اساساً ماده‌ای شکننده با چقرمگی ضربه ضعیف است (مقدار چقرمگی ضربه تقریباً 1-3J/cm² است که بسیار کمتر از 20-100J/cm² مواد فلزی است).
تأثیر بر تجهیزات CNC:
خطرات نصب و حمل و نقل: در طول مونتاژ یا جابجایی تجهیزات، اگر در معرض برخورد یا سقوط قرار گیرد، اجزای گرانیتی (مانند پایه‌ها و ریل‌های راهنما) مستعد ترک یا گوشه‌های لب‌پریده هستند که منجر به کاهش دقت می‌شود. به عنوان مثال، اگر سکوی گرانیتی یک دستگاه اندازه‌گیری سه‌محوره به دلیل عملکرد نادرست در حین نصب، ترک‌های پنهانی ایجاد کند، ممکن است منجر به زوال تدریجی صافی در طول استفاده طولانی‌مدت شود و بر نتایج اندازه‌گیری تأثیر بگذارد.
خطرات پنهان در فرآیند پردازش: هنگامی که تجهیزات CNC با اضافه بار ناگهانی مواجه می‌شوند (مانند برخورد ابزار با قطعه کار)، ریل‌های راهنمای گرانیتی یا میزهای کار ممکن است به دلیل عدم توانایی در تحمل نیروی ضربه آنی بشکنند و باعث خاموش شدن تجهیزات برای تعمیر و نگهداری و حتی ایجاد زنجیره‌ای از خرابی‌های دقیق شوند.
دوم، دشواری بالای پردازش، طراحی سازه‌های پیچیده را محدود می‌کند.
معایب اصلی: گرانیت سختی بالایی دارد (۶-۷ در مقیاس موهس) و باید با ابزارهای مخصوصی مانند چرخ‌های سنگ‌زنی الماس آسیاب و پردازش شود، که منجر به راندمان پایین پردازش می‌شود (راندمان فرزکاری فقط ۱/۵ تا ۱/۳ مواد فلزی است) و هزینه پردازش سطوح منحنی پیچیده بالا است.
تأثیر بر تجهیزات CNC:
محدودیت‌های طراحی سازه: برای جلوگیری از مشکلات پردازش، اجزای گرانیتی معمولاً در اشکال هندسی ساده (مانند صفحات، ریل‌های راهنمای مستطیلی) طراحی می‌شوند و دستیابی به حفره‌های داخلی پیچیده، صفحات سفت سبک و سایر سازه‌هایی که می‌توان با ریخته‌گری/برش با مواد فلزی به دست آورد را دشوار می‌کنند. این امر منجر به این واقعیت می‌شود که وزن پایه گرانیتی اغلب بسیار زیاد است (10٪ -20٪ سنگین‌تر از چدن برای حجم یکسان)، که ممکن است بار کلی تجهیزات را افزایش داده و بر عملکرد پاسخ دینامیکی در حین حرکت با سرعت بالا تأثیر بگذارد.
هزینه‌های بالای نگهداری و تعویض: وقتی ساییدگی یا آسیب موضعی در قطعات گرانیتی رخ می‌دهد، تعمیر آنها از طریق روش‌هایی مانند جوشکاری یا برش دشوار است. معمولاً کل قطعه نیاز به تعویض دارد و قطعات جدید باید دوباره سنگ‌زنی و برای دقت کالیبره شوند که منجر به طولانی شدن زمان از کار افتادگی (یک تعویض ممکن است 2-3 هفته طول بکشد) و افزایش قابل توجه هزینه‌های نگهداری می‌شود.
III. عدم قطعیت بافت‌های طبیعی و عیوب داخلی
ایراد هسته: گرانیت به عنوان یک کانی طبیعی، دارای شکاف‌های داخلی، منافذ یا ناخالصی‌های معدنی غیرقابل کنترل است و یکنواختی مواد رگه‌های مختلف بسیار متفاوت است (نوسان چگالی می‌تواند به ±5٪، نوسان مدول الاستیک ±8٪ برسد).
تأثیر بر تجهیزات CNC:
ریسک پایداری دقیق: اگر ناحیه پردازش قطعه دارای ترک‌های داخلی باشد، در طول استفاده طولانی مدت، ترک‌ها ممکن است به دلیل تنش گسترش یابند و باعث تغییر شکل موضعی شوند و بر دقت تجهیزات تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، اگر ریل‌های راهنمای گرانیتی یک دستگاه سنگ‌زنی CNC دارای سوراخ‌های هوای پنهان باشند، ممکن است به تدریج تحت ارتعاش فرکانس بالا فرو بریزند و منجر به خطای بیش از حد در راستای ریل‌های راهنما شوند.
تفاوت‌های عملکرد دسته‌ای: مواد گرانیتی از دسته‌های مختلف ممکن است به دلیل تفاوت در ترکیب مواد معدنی، نوساناتی در شاخص‌های کلیدی مانند ضریب انبساط حرارتی و عملکرد میرایی داشته باشند که بر ثبات تولید دسته‌ای توسط تجهیزات تأثیر می‌گذارد. برای خطوط تولید خودکار که نیاز به تعامل چندین دستگاه دارند، چنین تفاوت‌هایی ممکن است منجر به افزایش پراکندگی دقت پردازش شود.
چهارم، سنگین است که بر عملکرد دینامیکی تجهیزات تأثیر می‌گذارد.
نقطه ضعف هسته: گرانیت چگالی بالایی دارد (۲.۶-۳.۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب) و وزن آن تقریباً ۱.۲ برابر چدن و ۲.۵ برابر آلیاژ آلومینیوم در حجم یکسان است.
تأثیر بر تجهیزات CNC:
تأخیر پاسخ حرکت: در مراکز ماشینکاری پرسرعت یا ماشین‌های پنج محوره، جرم زیاد پایه گرانیتی، اینرسی بار موتور خطی/پیچ لید را افزایش می‌دهد و در نتیجه باعث تأخیر پاسخ دینامیکی در هنگام شتاب‌گیری/کاهش سرعت می‌شود (که ممکن است زمان شروع-توقف را 5 تا 10 درصد افزایش دهد) و بر راندمان پردازش تأثیر می‌گذارد.
افزایش مصرف انرژی: به حرکت درآوردن اجزای سنگین گرانیتی نیاز به سروو موتورهای قدرتمندتری دارد که مصرف کلی انرژی تجهیزات را افزایش می‌دهد (اندازه‌گیری‌های واقعی نشان می‌دهد که در شرایط کاری یکسان، مصرف انرژی تجهیزات پایه گرانیتی ۸ تا ۱۲ درصد بیشتر از تجهیزات چدنی است). استفاده طولانی مدت باعث افزایش هزینه‌های تولید خواهد شد.
پنج، توانایی مقاومت در برابر شوک حرارتی محدود است
عیب هسته: اگرچه گرانیت ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد، اما رسانایی حرارتی آن ضعیف است (با رسانایی حرارتی تنها 1.5-3.0W/(m · K)، تقریباً 1/10 رسانایی چدن) و تغییرات ناگهانی دمای موضعی مستعد ایجاد تنش حرارتی هستند.
تأثیر بر تجهیزات CNC:
مشکل اختلاف دما در ناحیه پردازش: اگر سیال برش به طور متمرکز یک ناحیه محلی از میز کار گرانیتی را فرسایش دهد، ممکن است باعث ایجاد گرادیان دما (مانند اختلاف دمای 5-10 درجه سانتیگراد) بین این ناحیه و ناحیه اطراف شود و منجر به تغییر شکل حرارتی جزئی شود (میزان تغییر شکل می‌تواند به 1-3 میکرومتر برسد)، که بر ثبات دقت پردازش دقیق (مانند سنگ زنی چرخ دنده در سطح میکرون) تأثیر می‌گذارد.
خطر خستگی حرارتی طولانی مدت: در محیط‌های کارگاهی با روشن و خاموش شدن‌های مکرر یا اختلاف دمای زیاد بین روز و شب، اجزای گرانیتی ممکن است به دلیل انبساط و انقباض حرارتی مکرر، دچار ریزترک شوند و به تدریج استحکام سازه را تضعیف کنند.
زمان ارسال: ۲۴ مه ۲۰۲۵