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 impactos no desempenho do equipamento, na eficiência do processamento e nos custos de manutenção. A seguir, uma análise dos impactos específicos causados pelas deficiências do granito em múltiplas dimensões:
Primeiro, o material é altamente quebradiço e sujeito a quebras e danos
Principal desvantagem: o granito é uma pedra natural e essencialmente um material quebradiço com baixa resistência ao impacto (o valor de resistência ao impacto é de aproximadamente 1-3J/cm², o que é muito menor do que os 20-100J/cm² dos materiais metálicos).
Impacto em 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 cantos lascados, levando à falha na precisão. Por exemplo, se a plataforma de granito de uma máquina de medição de três coordenadas desenvolver rachaduras ocultas devido à operação inadequada durante a instalação, isso pode levar a uma deterioração gradual da planura com o uso a longo prazo, afetando os resultados da medição.
Perigos ocultos no processo de processamento: Quando o equipamento CNC encontra sobrecarga repentina (como a ferramenta colidindo com a peça de trabalho), os trilhos-guia de granito ou as mesas de trabalho podem quebrar devido à incapacidade de suportar a força de impacto instantânea, fazendo com que o equipamento desligue para manutenção e até mesmo desencadeando uma cadeia de falhas de precisão.
Em segundo lugar, a elevada dificuldade de processamento restringe o desenho de estruturas complexas
Principais desvantagens: O granito tem 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 fresamento é de apenas 1/5 a 1/3 daquela dos materiais metálicos) e o custo de processamento de superfícies curvas complexas é alto.
Impacto em equipamentos CNC:
Limitações do projeto estrutural: Para evitar dificuldades de processamento, os componentes de granito são geralmente projetados em formas geométricas simples (como placas, trilhos-guia retangulares), dificultando a obtenção de cavidades internas complexas, placas rígidas leves e outras estruturas que podem ser obtidas por fundição/corte com materiais metálicos. Isso leva ao fato de que o peso da base de granito costuma ser muito grande (10% a 20% mais pesado do que o ferro fundido para o mesmo volume), o que pode aumentar a carga geral do equipamento e afetar o desempenho da resposta dinâmica durante movimentos de alta velocidade.
Altos custos de manutenção e substituição: Quando ocorrem desgastes ou danos localizados 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 tempo de inatividade prolongado (uma única substituição pode levar de 2 a 3 semanas) e um aumento significativo nos custos de manutenção.
Iii. Incerteza de Texturas Naturais e Defeitos Internos
Principal desvantagem: como um mineral natural, o granito tem fissuras internas incontroláveis, poros ou impurezas minerais, e a uniformidade do material de diferentes veios varia muito (a flutuação da densidade pode chegar a ±5%, a flutuação do módulo de elasticidade ±8%).
Impacto em equipamentos CNC:
Risco de estabilidade de precisão: Se a área de processamento do componente apresentar trincas internas, durante o uso prolongado, as trincas podem se expandir devido à tensão, causando deformação local e afetando a precisão do equipamento. Por exemplo, se os trilhos-guia de granito de uma retificadora CNC tiverem furos de ar ocultos, eles podem colapsar gradualmente sob vibração de alta frequência, resultando em erro excessivo de retilinidade dos trilhos-guia.
Diferenças no desempenho dos lotes: Granitos 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 dos lotes pelos equipamentos. Para linhas de produção automatizadas que exigem a interação de múltiplos dispositivos, essas diferenças podem levar a um aumento na dispersão da precisão do processamento.
Quarto, é pesado, o que afeta o desempenho dinâmico do equipamento
Desvantagem principal: 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 em equipamentos CNC:
Atraso na resposta de movimento: Em centros de usinagem de alta velocidade ou máquinas de cinco eixos, a grande massa da base de granito aumentará a inércia da carga do motor linear/parafuso de avanço, resultando em atraso na resposta dinâmica durante a aceleração/desaceleração (o que pode aumentar o tempo de partida e parada em 5% a 10%), afetando a eficiência do processamento.
Aumento do consumo de energia: O acionamento de componentes pesados de granito exige servomotores mais potentes, o que aumenta o consumo geral de energia 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 de ferro fundido). O uso prolongado aumentará os custos de produção.
Cinco, a capacidade de resistir ao choque térmico é limitada
Desvantagem principal: embora o granito tenha um baixo coeficiente de expansão térmica, sua condutividade térmica é baixa (com uma condutividade térmica de apenas 1,5-3,0 W/(m · K), aproximadamente 1/10 daquela do ferro fundido), e mudanças repentinas de temperatura local são propensas a gerar estresse térmico.
Impacto em equipamentos CNC:
Problema de diferença de temperatura na área de processamento: se o fluido de corte erodir concentradamente uma área local da mesa de trabalho de granito, isso pode causar um gradiente de temperatura (como uma diferença de temperatura de 5-10°C) entre essa área e a área ao redor, levando a uma pequena deformação térmica (a quantidade de deformação pode chegar a 1-3μm), o que afeta a precisão e a consistência do processamento de precisão (como retificação de engrenagens em nível de mícron).
Risco de fadiga térmica a longo prazo: em ambientes de oficina com partidas e paradas frequentes ou grandes diferenças de temperatura entre o dia e a noite, os componentes de granito podem desenvolver microfissuras devido à expansão e contração térmica repetidas, enfraquecendo gradualmente a rigidez estrutural.
Horário de publicação: 24 de maio de 2025