ข้อเสียของหินแกรนิตส่งผลต่ออุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข CNC อย่างไร?

ในอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข CNC แม้ว่าหินแกรนิตจะกลายเป็นวัสดุสำคัญเนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัวของมัน แต่ข้อเสียโดยธรรมชาติของหินแกรนิตอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ประสิทธิภาพการประมวลผล และต้นทุนการบำรุงรักษาได้เช่นกัน ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์ผลกระทบเฉพาะที่เกิดจากข้อบกพร่องของหินแกรนิตจากหลายมิติ:
ประการแรก วัสดุนี้เปราะบางและมีแนวโน้มที่จะแตกหักและเสียหายได้ง่าย
ข้อเสียหลัก: หินแกรนิตเป็นหินธรรมชาติและโดยพื้นฐานแล้วเป็นวัสดุที่เปราะบางและมีความทนทานต่อแรงกระแทกต่ำ (ค่าความเหนียวต่อแรงกระแทกอยู่ที่ประมาณ 1-3J/cm² ซึ่งต่ำกว่า 20-100J/cm² ของวัสดุโลหะมาก)

ผลกระทบต่ออุปกรณ์ CNC:
ความเสี่ยงในการติดตั้งและการขนส่ง: ในระหว่างการประกอบหรือการจัดการอุปกรณ์ หากอุปกรณ์เกิดการชนหรือตกหล่น ส่วนประกอบที่เป็นหินแกรนิต (เช่น ฐานและรางนำทาง) มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวหรือมุมบิ่น ซึ่งอาจส่งผลให้ความแม่นยำลดลงได้ ตัวอย่างเช่น หากแท่นหินแกรนิตของเครื่องวัดสามพิกัดเกิดรอยแตกร้าวที่มองไม่เห็นเนื่องจากการทำงานที่ไม่เหมาะสมระหว่างการติดตั้ง อาจทำให้ความเรียบค่อยๆ เสื่อมลงเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน ซึ่งส่งผลต่อผลการวัด
อันตรายที่ซ่อนเร้นในกระบวนการประมวลผล: เมื่ออุปกรณ์ CNC พบกับการรับน้ำหนักเกินอย่างกะทันหัน (เช่น เครื่องมือชนกับชิ้นงาน) รางนำทางหินแกรนิตหรือโต๊ะทำงานอาจแตกหักเนื่องจากไม่สามารถทนต่อแรงกระแทกที่เกิดขึ้นในทันทีได้ ส่งผลให้ต้องปิดอุปกรณ์เพื่อบำรุงรักษา และอาจก่อให้เกิดการล้มเหลวของความแม่นยำต่อเนื่องได้
ประการที่สอง ความยากในการประมวลผลที่สูงจำกัดการออกแบบโครงสร้างที่ซับซ้อน
ข้อเสียที่สำคัญ: หินแกรนิตมีความแข็งสูง (6-7 ตามระดับโมห์ส) และจำเป็นต้องบดและประมวลผลด้วยเครื่องมือพิเศษ เช่น ล้อเจียรเพชร ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการประมวลผลต่ำ (ประสิทธิภาพในการบดเพียง 1/5 ถึง 1/3 ของวัสดุโลหะ) และต้นทุนในการประมวลผลพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนก็สูง
ผลกระทบต่ออุปกรณ์ CNC:
ข้อจำกัดในการออกแบบโครงสร้าง: เพื่อหลีกเลี่ยงความยุ่งยากในการประมวลผล ส่วนประกอบของหินแกรนิตมักได้รับการออกแบบด้วยรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่าย (เช่น แผ่น รางนำสี่เหลี่ยม) ทำให้ยากต่อการสร้างโพรงภายในที่ซับซ้อน แผ่นเสริมความแข็งแรงน้ำหนักเบา และโครงสร้างอื่นๆ ที่สามารถทำได้โดยการหล่อ/ตัดด้วยวัสดุโลหะ ซึ่งทำให้ฐานหินแกรนิตมีน้ำหนักมากเกินไป (หนักกว่าเหล็กหล่อ 10%-20% สำหรับปริมาตรเท่ากัน) ซึ่งอาจเพิ่มภาระโดยรวมของอุปกรณ์และส่งผลต่อประสิทธิภาพการตอบสนองแบบไดนามิกระหว่างการเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูง
ค่าบำรุงรักษาและค่าเปลี่ยนทดแทนที่สูง: เมื่อเกิดการสึกหรอหรือความเสียหายกับชิ้นส่วนหินแกรนิตในบริเวณนั้น การซ่อมแซมด้วยวิธีต่างๆ เช่น การเชื่อมหรือการตัดนั้นทำได้ยาก โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนทั้งหมด และต้องเจียรและปรับเทียบชิ้นส่วนใหม่ให้แม่นยำขึ้น ส่งผลให้ต้องหยุดทำงานเป็นเวลานาน (การเปลี่ยนชิ้นส่วนครั้งเดียวอาจใช้เวลา 2-3 สัปดาห์) และต้นทุนการบำรุงรักษาก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก
ความไม่แน่นอนของเนื้อสัมผัสตามธรรมชาติและข้อบกพร่องภายใน
ข้อเสียหลัก: เนื่องจากหินแกรนิตเป็นแร่ธาตุธรรมชาติ จึงมีรอยแยกภายใน รูพรุน หรือสิ่งเจือปนแร่ธาตุที่ควบคุมไม่ได้ และความสม่ำเสมอของวัสดุในแต่ละเส้นก็แตกต่างกันอย่างมาก (ความหนาแน่นอาจผันผวนได้ถึง ±5% โมดูลัสของความยืดหยุ่นผันผวน ±8%)
ผลกระทบต่ออุปกรณ์ CNC:
ความเสี่ยงต่อความเสถียรของความแม่นยำ: หากพื้นที่การประมวลผลของส่วนประกอบเกิดรอยแตกร้าวภายในขึ้น ในระหว่างการใช้งานเป็นเวลานาน รอยแตกร้าวอาจขยายตัวเนื่องจากความเครียด ทำให้เกิดการเสียรูปในบริเวณนั้นและส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น หากรางนำทางหินแกรนิตของเครื่องเจียร CNC มีรูระบายอากาศที่ซ่อนอยู่ รางเหล่านี้อาจยุบตัวลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปภายใต้การสั่นสะเทือนความถี่สูง ส่งผลให้รางนำทางมีข้อผิดพลาดด้านความตรงมากเกินไป
ความแตกต่างของประสิทธิภาพการผลิตแบบแบตช์: วัตถุดิบแกรนิตจากแบตช์ที่แตกต่างกันอาจประสบกับความผันผวนในตัวบ่งชี้หลัก เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและประสิทธิภาพการหน่วงเนื่องจากความแตกต่างในองค์ประกอบของแร่ธาตุ ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการผลิตแบบแบตช์โดยอุปกรณ์ สำหรับสายการผลิตอัตโนมัติที่ต้องใช้การโต้ตอบระหว่างอุปกรณ์หลายตัว ความแตกต่างดังกล่าวอาจส่งผลให้ความแม่นยำในการประมวลผลกระจายตัวเพิ่มขึ้น
ประการที่สี่ มันหนัก ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกของอุปกรณ์
ข้อเสียของแกนกลาง: หินแกรนิตมีความหนาแน่นสูง (2.6-3.0g/cm³) และมีน้ำหนักประมาณ 1.2 เท่าของเหล็กหล่อและ 2.5 เท่าของโลหะผสมอลูมิเนียมภายใต้ปริมาตรเท่ากัน
ผลกระทบต่ออุปกรณ์ CNC:
ความล่าช้าในการตอบสนองของการเคลื่อนไหว: ในศูนย์การกลึงความเร็วสูงหรือเครื่องจักรห้าแกน มวลขนาดใหญ่ของฐานหินแกรนิตจะเพิ่มแรงเฉื่อยของโหลดของมอเตอร์เชิงเส้น/สกรูลีด ส่งผลให้เกิดความล่าช้าในการตอบสนองแบบไดนามิกในระหว่างการเร่งความเร็ว/ลดความเร็ว (ซึ่งอาจเพิ่มเวลาเริ่ม-หยุดลง 5% ถึง 10%) ส่งผลต่อประสิทธิภาพการประมวลผล
การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น: การขับเคลื่อนส่วนประกอบหินแกรนิตที่มีน้ำหนักมากจำเป็นต้องใช้มอเตอร์เซอร์โวที่ทรงพลังยิ่งขึ้น ซึ่งทำให้การใช้พลังงานโดยรวมของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น (การวัดจริงแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขการทำงานเดียวกัน การใช้พลังงานของอุปกรณ์ฐานหินแกรนิตจะสูงกว่าอุปกรณ์เหล็กหล่อ 8%-12%) การใช้งานในระยะยาวจะเพิ่มต้นทุนการผลิต
ห้า ความสามารถในการต้านทานการช็อกความร้อนมีจำกัด
ข้อเสียของแกนกลาง: แม้ว่าหินแกรนิตจะมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ แต่มีค่าการนำความร้อนต่ำ (มีค่าการนำความร้อนเพียง 1.5-3.0W/(m · K) ซึ่งน้อยกว่าเหล็กหล่อประมาณ 1/10) และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในบริเวณนั้นอย่างกะทันหันอาจทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนได้
ผลกระทบต่ออุปกรณ์ CNC:
ปัญหาความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นที่การประมวลผล: หากของเหลวตัดกัดกร่อนบริเวณเฉพาะที่ของโต๊ะทำงานหินแกรนิตโดยเข้มข้น อาจทำให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิ (เช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิ 5-10℃) ระหว่างบริเวณนี้กับบริเวณโดยรอบ ทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนเพียงเล็กน้อย (ปริมาณการเสียรูปอาจสูงถึง 1-3μm) ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอของความแม่นยำในการประมวลผลที่แม่นยำ (เช่น การเจียรเฟืองระดับไมครอน)
ความเสี่ยงต่อความเมื่อยล้าจากความร้อนในระยะยาว: ในสภาพแวดล้อมของโรงงานที่มีการสตาร์ทและปิดเครื่องบ่อยครั้ง หรือมีอุณหภูมิแตกต่างกันมากระหว่างกลางวันและกลางคืน ส่วนประกอบของหินแกรนิตอาจเกิดรอยแตกร้าวเล็กๆ เนื่องจากการขยายตัวและหดตัวเนื่องจากความร้อนซ้ำแล้วซ้ำเล่า ทำให้ความแข็งแกร่งของโครงสร้างลดลงเรื่อยๆ