Em equipamentos de controle numérico CNC, embora o granito tenha se tornado um material importante devido às suas propriedades únicas, suas desvantagens inerentes também podem ter certos impactos no desempenho do equipamento, na eficiência do processamento e nos custos de manutenção. A seguir, uma análise dos impactos específicos causados pelas desvantagens do granito sob múltiplas perspectivas:
Em primeiro lugar, o material é extremamente quebradiço e propenso a quebras e danos.
Principal desvantagem: O granito é uma pedra natural e, essencialmente, um material quebradiço com baixa resistência ao impacto (o valor da resistência ao impacto é de aproximadamente 1-3 J/cm², muito inferior aos 20-100 J/cm² dos materiais metálicos).
Impacto nos equipamentos CNC:
Riscos de instalação e transporte: Durante a montagem ou manuseio do equipamento, se este for submetido a colisões ou quedas, os componentes de granito (como bases e trilhos-guia) ficam propensos a rachaduras ou lascas nos cantos, o que pode levar a falhas na precisão. Por exemplo, se a plataforma de granito de uma máquina de medição tridimensional desenvolver rachaduras ocultas devido à operação inadequada durante a instalação, isso pode levar a uma deterioração gradual da planicidade ao longo do tempo, afetando os resultados das medições.
Perigos ocultos no processo de usinagem: Quando o equipamento CNC sofre uma sobrecarga repentina (como a colisão da ferramenta com a peça), os trilhos-guia de granito ou as mesas de trabalho podem quebrar devido à incapacidade de suportar a força de impacto instantânea, causando a parada do equipamento para manutenção e até mesmo desencadeando uma série de falhas de precisão.
Em segundo lugar, a elevada dificuldade de processamento restringe o projeto de estruturas complexas.
Principais desvantagens: O granito possui alta dureza (6-7 na escala de Mohs) e precisa ser moído e processado com ferramentas especiais, como rebolos diamantados, resultando em baixa eficiência de processamento (a eficiência de moagem é de apenas 1/5 a 1/3 da de materiais metálicos), e o custo de processamento de superfícies curvas complexas é elevado.
Impacto nos equipamentos CNC:
Limitações do projeto estrutural: Para evitar dificuldades de processamento, os componentes de granito são geralmente projetados em formas geométricas simples (como placas, guias retangulares), o que dificulta a obtenção de cavidades internas complexas, placas reforçadas leves e outras estruturas que podem ser feitas por fundição/corte com materiais metálicos. Isso leva ao fato de que o peso da base de granito costuma ser excessivo (10% a 20% mais pesado que o ferro fundido para o mesmo volume), o que pode aumentar a carga total do equipamento e afetar o desempenho da resposta dinâmica durante movimentos em alta velocidade.
Altos custos de manutenção e substituição: Quando ocorre desgaste ou dano localizado em componentes de granito, é difícil repará-los por meio de métodos como soldagem ou corte. Normalmente, todo o componente precisa ser substituído, e os novos componentes precisam ser retificados e calibrados para garantir a precisão, resultando em um tempo de inatividade prolongado (uma única substituição pode levar de 2 a 3 semanas) e um aumento significativo nos custos de manutenção.
III. Incerteza das texturas naturais e defeitos internos
Principal desvantagem: Como mineral natural, o granito apresenta fissuras internas, poros e impurezas minerais incontroláveis, e a uniformidade do material varia muito entre as diferentes veias (a flutuação da densidade pode chegar a ±5% e a do módulo de elasticidade a ±8%).
Impacto nos equipamentos CNC:
Risco de instabilidade de precisão: Se a área de processamento do componente apresentar fissuras internas, durante o uso prolongado, essas fissuras podem se expandir devido à tensão, causando deformação localizada e afetando a precisão do equipamento. Por exemplo, se os trilhos-guia de granito de uma retificadora CNC tiverem orifícios de ventilação ocultos, eles podem colapsar gradualmente sob vibração de alta frequência, resultando em erro de retilineidade excessivo dos trilhos-guia.
Diferenças de desempenho entre lotes: Materiais de granito de diferentes lotes podem apresentar flutuações em indicadores-chave, como o coeficiente de expansão térmica e o desempenho de amortecimento, devido a diferenças na composição mineral, o que afeta a consistência da produção do lote pelo equipamento. Para linhas de produção automatizadas que exigem a interação de múltiplos dispositivos, tais diferenças podem levar a um aumento na dispersão da precisão do processamento.
Em quarto lugar, é pesado, o que afeta o desempenho dinâmico do equipamento.
Principal desvantagem: O granito tem alta densidade (2,6-3,0 g/cm³) e seu peso é aproximadamente 1,2 vezes maior que o do ferro fundido e 2,5 vezes maior que o da liga de alumínio no mesmo volume.
Impacto nos equipamentos CNC:
Atraso na resposta do movimento: Em centros de usinagem de alta velocidade ou máquinas de cinco eixos, a grande massa da base de granito aumenta a inércia da carga do motor linear/fuso de esferas, resultando em atraso na resposta dinâmica durante a aceleração/desaceleração (o que pode aumentar o tempo de partida/parada em 5% a 10%), afetando a eficiência do processo.
Aumento do consumo de energia: Acionar componentes pesados de granito exige servomotores mais potentes, o que eleva o consumo energético total do equipamento (medições reais mostram que, nas mesmas condições de trabalho, o consumo de energia de equipamentos com base em granito é de 8% a 12% maior do que o de equipamentos com base em ferro fundido). O uso prolongado aumentará os custos de produção.
Cinco, a capacidade de resistir ao choque térmico é limitada.
Principal desvantagem: Embora o granito tenha um baixo coeficiente de expansão térmica, sua condutividade térmica é baixa (com uma condutividade térmica de apenas 1,5 a 3,0 W/(m · K), aproximadamente 1/10 da do ferro fundido), e mudanças bruscas de temperatura local são propensas a gerar tensão térmica.
Impacto nos equipamentos CNC:
Problema de diferença de temperatura na área de processamento: Se o fluido de corte corroer concentradamente uma área localizada da mesa de granito, pode causar um gradiente de temperatura (como uma diferença de 5 a 10 °C) entre essa área e a área circundante, levando a uma pequena deformação térmica (a deformação pode chegar a 1-3 μm), o que afeta a consistência da precisão do processamento (como a retificação de engrenagens em nível micrométrico).
Risco de fadiga térmica a longo prazo: Em ambientes de oficina com frequentes partidas e paradas ou grandes diferenças de temperatura entre o dia e a noite, os componentes de granito podem desenvolver microfissuras devido à repetida expansão e contração térmica, enfraquecendo gradualmente a rigidez estrutural.
Data da publicação: 24 de maio de 2025