機床基礎件應用礦物鑄件的發(fā)展和現狀

由于戰(zhàn)爭年代的困難和生鐵缺乏，1917年德國 的Schlesinger首先釆用鋼筋混凝土制造車床床身。由于導軌也釆用混凝土，產生的摩擦力很大，又缺乏潤 滑，導致導軌很快損壞，使這一大膽嘗試失敗了。經過 進一步研究，上世紀30年代后期，釆用鋼筋混凝土制 作小型圓形鐵板剪床和小型滾鐵床支承件獲得了成 功。1940年發(fā)展了一種專用車床，鋼筋混凝土得到了 較大規(guī)模應用，制造了 1 000多臺。經過大約20年的 停滯,60年代初期，蘇聯為了節(jié)約鋼鐵和降低制造成 本,在大型車床和龍門銖床的基礎件上應用鋼筋混凝 土。其他國家，如瑞士、英國和美國等也開始產生了對 混凝土的興趣。

在鋼筋混凝土的發(fā)展中，同時伴隨著樹脂混凝 土——人造花崗巖的發(fā)展。這種人造花崗巖有很多好 的性能，因此激起了機床制造者的興趣。他們對這種 材料寄予很大期望，都企圖用人造花崗巖代替鋼筋混 凝土、

上世紀70年代，瑞士、德國和意大利的一些公司 推出了釆用鋼筋混凝土和人造花崗巖基礎件的機床產 品，應用的目的則由降低成本轉向提高機床性能，主要 用于高精度機床和自動化機床。瑞士的斯圖特(Stu-der) 公司第一個將人造花崗巖床身用在RA5磨床產品上。解決了鋼筋混凝土強度低、尺寸穩(wěn)定性差、耐腐 蝕性能低等缺點，并在1979年歐洲國際機床展覽會上 展出。

此后的十幾年間，人造花崗巖在機床基礎件上應 用的研究得到了快速發(fā)展，世界上有十幾個國家，120 多家公司進行有關的工作，如德國、日本、英國和原蘇 聯等的機床制造廠、大學及研究機構開展了人造花崗 巖的基礎和應用研究切，主要研究內容為原材料(包 括粒料和粘接劑)的性能及選擇，成份配比，基礎件的 成型技術及專用設備等，逐漸積累起制造技術方面的 知識。采用人造花崗巖基礎件的機床也越來越多，在 第三屆中國國際機床展覽會上就有9個廠家推出了釆 用人造花崗巖基礎件的機床，不同型號達到20多個， 產品整機11臺⑶。

目前，人造花崗巖基礎件已進入了商品化生產階段。有許多機床制造廠建造了自己的人造花崗巖基礎 件生產車間。首先在德國和瑞士有了人造花崗巖基礎 件的專業(yè)化生產工廠。2007瑞士的施耐博格 (SCHNEEBERGER)公司和德國的藍浦(RAMPF)公司 在中國建立生產基地從事亞洲市場人造花崗巖基礎件 的生產和銷售。

對人造花崗巖復合材料的機械性能和物理性能進 行過大量的研究和檢測，由于成分配方的優(yōu)化，同初期 相比,其物理、機械性能有了較大提高，性能指標已完 全能滿足制造機床基礎件的要求。與機床基礎件使用 的傳統(tǒng)材料灰鑄鐵相比，人造花崗巖復合材料有非常 好的吸振性和熱穩(wěn)定性，其阻尼比是灰鑄鐵的6倍以 上。釆用人造花崗巖復合材料床身后，機床主要部件 上的絕對振動速度和振動幅值都有所降低，整機的動 態(tài)特性有明顯改善。熱容量是灰鑄鐵的2倍，熱傳導 率是灰鑄鐵的1/20以下，在遇到短時內外界溫度變化 時，溫度恒定時間要長3倍，而溫度影響的反應振幅只 有1/3。與天然花崗巖相比，人造花崗巖復合材料可 以做成任何形狀，有很好的成型性。因此，人造花崗巖復合材料主要用于制作超精密加工機床、精密機床、加 工中心機床、高速車床和其他對動態(tài)性能和熱穩(wěn)定性 要求較高機床床身、基座、立柱和工作臺等基礎件。

此外由于人造花崗巖復合材料有很強的抗老化和抗化學腐蝕的能力，因此也可在印刷機械、食品機械和造紙機械中應用。

磨床制造商一直是機床領域使用人造花崗巖基礎 件的先行者。應用最成功的是瑞士的斯圖特公司，目前該公司的所有高精度外圓磨床都釆用Granitan S103人 造花崗巖床身，導軌應用 S200耐磨涂層，獲得了良好的剛性、吸振性和熱穩(wěn)定性。 圖2是斯圖特公司高精度外 圓磨床人造花崗巖床身團。

與斯圖特公司同屬斯來福臨(Schleifring)集團 的肖特(SCHAUDT)公司和米克羅莎(MIKROSA)公司 的磨床產品也都采用了人造花崗巖床身。其產品己在 世界各地使用，受到用戶的好評?。

德國艾布爾-希里夫(ELB -schliff)公司從1979 年開始在WSN系列平面磨床上試用人造花崗巖復合材料床身，1986年形成商品，向世界各地出售。圖4為艾布爾-希里夫公司生產的WSN系列平面磨床及人 造花崗巖復合材料床身圓。

圖4艾布爾一希里夫的平面磨床 及人造花崗巖床身

圖5美國哈挺生產的高速車床和人造花崗巖床身

圖8昂科(ANCA)人造花崗巖床身工具磨床

圖9藍浦公司供貨的高速銑床 人造花崗巖床身

許多世界知名企業(yè)也都在不同機床產品上批量釆用了人造花崗巖基礎件。圖6至圖12是部份實例。

除上述實例外，在其他不同類型的機床和其它機 械制造行業(yè)都在大量應用人造花崗巖基礎件。據統(tǒng)計，目前在歐洲每生產10臺機床就有1臺使用人造花 崗巖基礎件。人造花崗巖復合材料已經成為制造高檔機床基礎件的材料之一。

在國外，人造花崗巖復合材料用于機床基礎件己有30多年了，這種材料有非常好的吸振性和熱穩(wěn)定性，很強的抗老化和抗化學腐蝕的能力，己經成為制造 高檔機床基礎件的材料之一。己批量用于制造超精加 工機床、精密機床、加工中心、高速車床和其他對動態(tài) 性能和熱穩(wěn)定性要求較高機床床身、基座、立柱和工作臺等基礎件，改善了機床的動態(tài)性能，國內的應用才剛起步。

隨著我國數控機床制造向精密、高速方向發(fā)展，對機床基礎件的精度及其穩(wěn)定性、動靜態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均提出了較高的要求，用人造花崗巖復合材料制 造機床基礎件的技術將會受到有關部門的重視并得到快速發(fā)展。

用人造花崗巖復合材料替代灰鑄鐵制造機床基礎件，減少了熔化金屬帶來的大氣污染，能大幅度節(jié)約能源和金屬材料，屬于低碳經濟和綠色制造技術的范疇， 符合國家發(fā)展低碳經濟政策，這必將大大推動和加速 人造花崗巖復合材料制造機床基礎件硏究和產業(yè)化的步伐。