機(jī)床基礎(chǔ)件應(yīng)用礦物鑄件的發(fā)展和現(xiàn)狀

由于戰(zhàn)爭(zhēng)年代的困難和生鐵缺乏，1917年德國(guó) 的Schlesinger首先釆用鋼筋混凝土制造車床床身。由于導(dǎo)軌也釆用混凝土，產(chǎn)生的摩擦力很大，又缺乏潤(rùn) 滑，導(dǎo)致導(dǎo)軌很快損壞，使這一大膽嘗試失敗了。經(jīng)過(guò) 進(jìn)一步研究，上世紀(jì)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(yīng)用，制造了 1 000多臺(tái)。經(jīng)過(guò)大約20年的 停滯,60年代初期，蘇聯(lián)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(chǔ)件上應(yīng)用鋼筋混凝 土。其他國(guó)家，如瑞士、英國(guó)和美國(guó)等也開始產(chǎn)生了對(duì) 混凝土的興趣。

在鋼筋混凝土的發(fā)展中，同時(shí)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(jī)床制造者的興趣。他們對(duì)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(jì)70年代，瑞士、德國(guó)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(chǔ)件的機(jī)床產(chǎn) 品，應(yīng)用的目的則由降低成本轉(zhuǎn)向提高機(jī)床性能，主要 用于高精度機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)床。瑞士的斯圖特(Stu-der) 公司第一個(gè)將人造花崗巖床身用在RA5磨床產(chǎn)品上。解決了鋼筋混凝土強(qiáng)度低、尺寸穩(wěn)定性差、耐腐 蝕性能低等缺點(diǎn)，并在1979年歐洲國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上 展出。

此后的十幾年間，人造花崗巖在機(jī)床基礎(chǔ)件上應(yīng) 用的研究得到了快速發(fā)展，世界上有十幾個(gè)國(guó)家，120 多家公司進(jìn)行有關(guān)的工作，如德國(guó)、日本、英國(guó)和原蘇 聯(lián)等的機(jī)床制造廠、大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)開展了人造花崗 巖的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究切，主要研究?jī)?nèi)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(chǔ)件的 成型技術(shù)及專用設(shè)備等，逐漸積累起制造技術(shù)方面的 知識(shí)。采用人造花崗巖基礎(chǔ)件的機(jī)床也越來(lái)越多，在 第三屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上就有9個(gè)廠家推出了釆 用人造花崗巖基礎(chǔ)件的機(jī)床，不同型號(hào)達(dá)到20多個(gè)， 產(chǎn)品整機(jī)11臺(tái)⑶。

目前，人造花崗巖基礎(chǔ)件已進(jìn)入了商品化生產(chǎn)階段。有許多機(jī)床制造廠建造了自己的人造花崗巖基礎(chǔ) 件生產(chǎn)車間。首先在德國(guó)和瑞士有了人造花崗巖基礎(chǔ) 件的專業(yè)化生產(chǎn)工廠。2007瑞士的施耐博格 (SCHNEEBERGER)公司和德國(guó)的藍(lán)浦(RAMPF)公司 在中國(guó)建立生產(chǎn)基地從事亞洲市場(chǎng)人造花崗巖基礎(chǔ)件 的生產(chǎn)和銷售。

對(duì)人造花崗巖復(fù)合材料的機(jī)械性能和物理性能進(jìn) 行過(guò)大量的研究和檢測(cè)，由于成分配方的優(yōu)化，同初期 相比,其物理、機(jī)械性能有了較大提高，性能指標(biāo)已完 全能滿足制造機(jī)床基礎(chǔ)件的要求。與機(jī)床基礎(chǔ)件使用 的傳統(tǒng)材料灰鑄鐵相比，人造花崗巖復(fù)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(fù)合材料床身后，機(jī)床主要部件 上的絕對(duì)振動(dòng)速度和振動(dòng)幅值都有所降低，整機(jī)的動(dòng) 態(tài)特性有明顯改善。熱容量是灰鑄鐵的2倍，熱傳導(dǎo) 率是灰鑄鐵的1/20以下，在遇到短時(shí)內(nèi)外界溫度變化 時(shí)，溫度恒定時(shí)間要長(zhǎng)3倍，而溫度影響的反應(yīng)振幅只 有1/3。與天然花崗巖相比，人造花崗巖復(fù)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(fù)合材料主要用于制作超精密加工機(jī)床、精密機(jī)床、加 工中心機(jī)床、高速車床和其他對(duì)動(dòng)態(tài)性能和熱穩(wěn)定性 要求較高機(jī)床床身、基座、立柱和工作臺(tái)等基礎(chǔ)件。

此外由于人造花崗巖復(fù)合材料有很強(qiáng)的抗老化和抗化學(xué)腐蝕的能力，因此也可在印刷機(jī)械、食品機(jī)械和造紙機(jī)械中應(yīng)用。

磨床制造商一直是機(jī)床領(lǐng)域使用人造花崗巖基礎(chǔ) 件的先行者。應(yīng)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(dǎo)軌應(yīng)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(tuán)。

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

德國(guó)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(fù)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(chǎn)的WSN系列平面磨床及人 造花崗巖復(fù)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(guó)哈挺生產(chǎn)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(lán)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(jī)床產(chǎn)品上批量釆用了人造花崗巖基礎(chǔ)件。圖6至圖12是部份實(shí)例。

除上述實(shí)例外，在其他不同類型的機(jī)床和其它機(jī) 械制造行業(yè)都在大量應(yīng)用人造花崗巖基礎(chǔ)件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在歐洲每生產(chǎn)10臺(tái)機(jī)床就有1臺(tái)使用人造花 崗巖基礎(chǔ)件。人造花崗巖復(fù)合材料已經(jīng)成為制造高檔機(jī)床基礎(chǔ)件的材料之一。

在國(guó)外，人造花崗巖復(fù)合材料用于機(jī)床基礎(chǔ)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(qiáng)的抗老化和抗化學(xué)腐蝕的能力，己經(jīng)成為制造 高檔機(jī)床基礎(chǔ)件的材料之一。己批量用于制造超精加 工機(jī)床、精密機(jī)床、加工中心、高速車床和其他對(duì)動(dòng)態(tài) 性能和熱穩(wěn)定性要求較高機(jī)床床身、基座、立柱和工作臺(tái)等基礎(chǔ)件，改善了機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，國(guó)內(nèi)的應(yīng)用才剛起步。

隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造向精密、高速方向發(fā)展，對(duì)機(jī)床基礎(chǔ)件的精度及其穩(wěn)定性、動(dòng)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(fù)合材料制 造機(jī)床基礎(chǔ)件的技術(shù)將會(huì)受到有關(guān)部門的重視并得到快速發(fā)展。

用人造花崗巖復(fù)合材料替代灰鑄鐵制造機(jī)床基礎(chǔ)件，減少了熔化金屬帶來(lái)的大氣污染，能大幅度節(jié)約能源和金屬材料，屬于低碳經(jīng)濟(jì)和綠色制造技術(shù)的范疇， 符合國(guó)家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)政策，這必將大大推動(dòng)和加速 人造花崗巖復(fù)合材料制造機(jī)床基礎(chǔ)件硏究和產(chǎn)業(yè)化的步伐。