機床基礎件應用礦物鑄件的發展和現狀

由于戰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年發展了一種專用車床，鋼筋混凝土得到了 較大規模應用，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。

在鋼筋混凝土的發展中，同時伴隨著樹脂混凝 土——人造花崗巖的發展。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性能和熱穩定性 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 械制造行業都在大量應用人造花崗巖基礎件。據統計，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 性能和熱穩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、高速方向發展，對機床基礎件的精度及其穩定性、動靜態穩定性和熱穩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化的步伐。