發布日期：2022-04-17 點擊率：49
聚合物混凝土密度大、剛性高、尺寸和熱穩定性好，耐水和化學物質，并且對于應力，不會發生扭曲或彎曲。
此外，這種材料還具有優良的振動阻尼性能。沒有一個機械師或工程師會否認，在任何精密加工過程中，最大的挑戰就是消除振動。
所以，很久前曾經被嘲笑是鑄鐵和焊接機床底座一種便宜替代品的聚合物混凝土，如今已經成為人們優選的機床底座，以確保機床的高剛性。
許多機床制造商現在增加了在其機床底座中采用某種形式的聚合物混凝土的比例。
Maier美國LLC公司 (www.maierusa.com)的產品經理，James Kucharski說，聚合物混凝土是機床底座的理想選擇，特別是對瑞士型車床更是如此，因為這種混凝土效率高。
Kucharski注意到，機床中快速運動的數量正在因為機床轉速及加速度提高、定位循環及換刀變快而不斷增加。
他說，人們依賴機床底座來吸收這種不斷提高的快速運動數量。
Maier仔細測量了振動吸收情況，并且發現聚合物混凝土比灰鑄鐵吸收振動的速度快8～10倍。而且很明顯，振動被吸收的越多，在保持最高精度及更高刀具壽命的前提下，切削就越快，同時切深越深。
Kucharski 說，機床底座通常依據剛性統計數據進行考量，聚合物混凝土可以歸類為一種具備各向同性的均質材料。由于這種材料密度高，且其截面非常結實，因此，機床底座的重量要遠遠超出典型鑄造框架的重量。
例如，一個Maier聚合物混凝土底座重量可達8500磅。重量的增加保證了底座更加結實，從而進一步提高了振動阻尼。
但是，是否存在機床底座太重的問題？哈挺有限公司對這個問題的回答是肯定的。
哈挺(www.hardingeus.com)以其采用Harcrete（一種聚合物混凝土混合物）制成的高剛性機床底座而聞名。
但是，哈挺的一名應用工程師Don Thomason說，隨著機床尺寸繼續增加，哈挺發現對較大機床采用Harcrete底座會使機床太重。因此，對于尺寸較大的機床，哈挺開發了一個減少重量而剛性及阻尼性能與Harcrete相同的底座結構。
哈挺在其大型機床上依然采用Harcrete，但是它不是底座的唯一部件。公司開始用鑄鐵，然后用Harcrete填充和加強易振動的關鍵部位。公司進行了廣泛的研究來確定底座中的關鍵振動部位。
Harcrete加強式鑄鐵底座，提高了振動阻尼。替代整體式聚合物混凝土底座，
哈挺將鑄鐵底座的關鍵部位用其Harcrete聚合物混凝土混合物加強，
以降低機床重量。
哈挺的Harcrete是獲得許可權的Granitan型式之一，Granitan是一種由磨床制造商Studer 有限公司 (www.grinding.com) 在20多年前推出、獲得專利的聚合物混凝土混合物。如今Studer的所有磨床均采用名叫Granitan S103的更新的Granitan配方。
經過多年基于實踐經驗的基礎開發，Studer 參與了一個由5個歐洲大學及4個其他工業機構組成的歷時4年的研究項目。
Studer是該項目的主要工業合作伙伴。
該項目的目的在于以科學而系統的方式考察和優化聚合物混凝土的使用。配制聚合物混凝土的化學公司為該項目作出了貢獻。所考察的應用領域包括聚合物混凝土在土木工程項目中的使用。
優化該材料的使用取決于聚合物在鋪設及固化及其他生產變量過程中所處的條件，因此這些條件采用有限元分析法加以描述。研究者還采用計算機模擬來表示在聚合物澆注和固化過程中在機床床身上所發生的機械、熱及化學過程。
一旦模擬出這些條件，硬化的機床底座模型就可以經受模擬的在磨削過程中出現并可能影響磨床性能的熱及機械負荷。
所有這些研究以及多年對機床床身的觀察都證明Granitan是一種非常穩定的材料。補充實驗證明，這種材料甚至可以在回收聚合物混凝土的生產中用作骨料。
在這個研究項目結束后，Studer將其整個機床生產轉向Granitan S103。這方面涉及混合物的一種新的配方，以及對公司澆注間的修改，從而使生產可以在明確定義的熱條件下進行。
Studer在20多年前開發了自己的Granitan聚合物混凝土混合物，
從此改良了如今命名為Granitan S103的材料。
Studer說，其近無應力式生產過程及其他因素保證了Granitan S103非常高的剛度（彈性模量）、更低的熱膨脹及優異的長期性能。這種混合物采用最少量的環氧樹脂量制造，降低了該化合物的有毒添加物，并使硬化劑的使用量達到最低。聚合是通過一個特殊過程控制完成的，結果是形成了一種更加符合生態要求的聚合物機床底座。
機床制造商從聚合物混凝土受益
Sunnen產品公司對其新型SV-1000立式CNC模塊化珩磨機為什么采用聚合物混凝土底座列出了若干原因。
在支付了模具的初始成本后，這種底座降低了生產成本，提供了優異的產品一致性，因為鑄造過程復制了在模具中所加工的特征，并且底座與鋼的熱膨脹及鋁的密度非常一致。此外，這種底座還比鋼具有更高的振動阻尼。
Sunnen (www.sunnen.com) 還說，采用聚合物混凝土，可以縮短機床制造和交貨周期，因為底座在鑄造完后不需要加工。插件及成品表面都鑄進了單件式底座中。
模塊化使Sunnen可以將SV-1000 系列機床從單主軸型擴展到用于超精內孔光整及精加工的全自動多主軸系統。
Sunnen將其SV-1000模塊化珩磨系統建造在聚合物混凝土底座上。
該公司從底座開始設計基本的單主軸機型，以適應將來的自動化需要。對于直通式零件處理，機床的側面封閉板可以拆卸下來。
適合特定要求的底座
Drake制造服務公司 (www.drakemfg.com) 公司的總裁 James Vosmik說，該公司從20世紀90年代初以來，一直采用鑄造聚合物混凝土機床底座，并取得了非常好的效果。
在Drake制造服務公司，澆注到一個6 mm厚焊接鋼殼中的帶石英填充物的鑄造聚合物
底座包括模鑄在其中的鏟車叉插入口及電線路徑。該底座是為噴漆和精加工準備的。
注意澆注到頂部的螺紋插件。它們將用于將鑄鐵底板栓接及漿砌（采用環氧樹脂）到位。
附上底板、噴好漆、準備在機床上使用的底座。管接頭用于床身清洗。
同一底座， 顯示了可以看得見的冷卻液及切屑排出流道。
Vosmik解釋道：“盡管聚合物的振動阻尼及熱穩定性是非常吸引人的特性，但我們卻具備可以對自己的機床量身定做而滿足客戶的零件制造要求之能力，而不是迫使客戶接受某個碰巧‘適合’某個預先設計、預先澆注及預先老化處理的鑄鐵機床底座式解決方案，這種能力才是我們的優點。”
聚合物混凝土由若干物質組成，這些物質使其成為一種高效、可靠而經濟的材料。這些物質包括礦物填充物、石英礫、石粉、百分比含量比較低的環氧樹脂粘接劑及多種添加劑。
為了形成最佳晶粒混合，粒度范圍對于石粉為小于0.003～大于0.1英寸，對石英礫為0.070～0.620英寸及更高。
Maier采用環氧樹脂作為粘接劑，它具有較高的彈性、較低的內部張力、最低的立體收縮及良好的壽命。環氧樹脂與硬化劑發生反應而不分裂三維網絡的低分子連接。此外，還包含有其他添加劑來改善聚合物混凝土的工藝、粘附力及排氣性能。
一種Maier聚合物混凝土底座重大約8500磅，消除了振動。
Maier在木質、鋼質或塑料模具中測量、混合、澆注、搗固所有這些組分。化合物在模具中固化。
為了獲得可重現的材料特性，粘接劑的所有組分— 聚合物樹脂及硬化劑— 及填充物混合物必須采用正確的比例。
Maier采用一系列計量螺桿及加料泵來確保填充物的重量比占成品化合物的90-93%，粘接劑占7-10%。
混合過程包括兩個連續的階段。首先，Maier混合各種粒徑的組分及粘接劑，以滿足成品分級曲線要求。接著，公司通過對填充物用環氧樹脂粘接劑完全浸濕而形成聚合物混凝土材料的最佳連接。
在澆注機床底座時，混合物從機床或澆包中直接澆到模具中。處理效率很關鍵，因為可以處理混合物的時間量是有限的。對于環氧樹脂基聚合物混凝土系統，處理時間（即活化壽命）為5-6小時。
在澆注過程中，模具不斷振動以壓縮和消除混合物中的氣泡。采用70次循環/秒的頻率及2.5G的加速度可以形成一個整體聚合物混凝土機床底座。
在硬化過程中出現113。F的熱（固化過程為放熱反應）表明環氧樹脂與粘接劑發生了反應，底座開始固化。Kucharski 說，若該過程中熱量超出113。F，則對機床底座具有負面影響，因為這種熱在后階段會形成冷卻和收縮的應力。毛坯機床底座需要12小時從模具加以證實，因此，一般地，每天可以生產一個底座。
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