机床基础件应用矿物铸件的发展和现状

由于战争年代的困难和生铁缺乏，1917年德国 的Schlesinger首先釆用钢筋混凝土制造车床床身。由于导轨也釆用混凝土，产生的摩擦力很大，又缺乏润 滑，导致导轨很快损坏，使这一大胆尝试失败了。经过 进一步研究，上世纪30年代后期，釆用钢筋混凝土制 作小型圆形铁板剪床和小型滚铁床支承件获得了成 功。1940年发展了一种专用车床，钢筋混凝土得到了 较大规模应用，制造了 1 000多台。经过大约20年的 停滞,60年代初期，苏联为了节约钢铁和降低制造成 本,在大型车床和龙门铢床的基础件上应用钢筋混凝 土。其他国家，如瑞士、英国和美国等也开始产生了对 混凝土的兴趣。

在钢筋混凝土的发展中，同时伴随着树脂混凝 土——人造花岗岩的发展。这种人造花岗岩有很多好 的性能，因此激起了机床制造者的兴趣。他们对这种 材料寄予很大期望，都企图用人造花岗岩代替钢筋混 凝土、

上世纪70年代，瑞士、德国和意大利的一些公司 推出了釆用钢筋混凝土和人造花岗岩基础件的机床产 品，应用的目的则由降低成本转向提高机床性能，主要 用于高精度机床和自动化机床。瑞士的斯图特(Stu­der) 公司第一个将人造花岗岩床身用在RA5磨床产品上。解决了钢筋混凝土强度低、尺寸稳定性差、耐腐 蚀性能低等缺点，并在1979年欧洲国际机床展览会上 展出。

此后的十几年间，人造花岗岩在机床基础件上应 用的研究得到了快速发展，世界上有十几个国家，120 多家公司进行有关的工作，如德国、日本、英国和原苏 联等的机床制造厂、大学及研究机构开展了人造花岗 岩的基础和应用研究切，主要研究内容为原材料(包 括粒料和粘接剂)的性能及选择，成份配比，基础件的 成型技术及专用设备等，逐渐积累起制造技术方面的 知识。采用人造花岗岩基础件的机床也越来越多，在 第三届中国国际机床展览会上就有9个厂家推出了釆 用人造花岗岩基础件的机床，不同型号达到20多个， 产品整机11台⑶。

目前，人造花岗岩基础件已进入了商品化生产阶段。有许多机床制造厂建造了自己的人造花岗岩基础 件生产车间。首先在德国和瑞士有了人造花岗岩基础 件的专业化生产工厂。2007瑞士的施耐博格 (SCHNEEBERGER)公司和德国的蓝浦(RAMPF)公司 在中国建立生产基地从事亚洲市场人造花岗岩基础件 的生产和销售。

对人造花岗岩复合材料的机械性能和物理性能进 行过大量的研究和检测，由于成分配方的优化，同初期 相比,其物理、机械性能有了较大提高，性能指标已完 全能满足制造机床基础件的要求。与机床基础件使用 的传统材料灰铸铁相比，人造花岗岩复合材料有非常 好的吸振性和热稳定性，其阻尼比是灰铸铁的6倍以 上。釆用人造花岗岩复合材料床身后，机床主要部件 上的绝对振动速度和振动幅值都有所降低，整机的动 态特性有明显改善。热容量是灰铸铁的2倍，热传导 率是灰铸铁的1/20以下，在遇到短时内外界温度变化 时，温度恒定时间要长3倍，而温度影响的反应振幅只 有1/3。与天然花岗岩相比，人造花岗岩复合材料可 以做成任何形状，有很好的成型性。因此，人造花岗岩复合材料主要用于制作超精密加工机床、精密机床、加 工中心机床、高速车床和其他对动态性能和热稳定性 要求较高机床床身、基座、立柱和工作台等基础件。

此外由于人造花岗岩复合材料有很强的抗老化和抗化学腐蚀的能力，因此也可在印刷机械、食品机械和造纸机械中应用。

磨床制造商一直是机床领域使用人造花岗岩基础 件的先行者。应用最成功的是瑞士的斯图特公司，目前该公司的所有高精度外圆磨床都釆用Granitan S103人 造花岗岩床身，导轨应用 S200耐磨涂层，获得了良好的刚性、吸振性和热稳定性。 图2是斯图特公司高精度外 圆磨床人造花岗岩床身团。

与斯图特公司同属斯来福临(Schleifring)集团 的肖特(SCHAUDT)公司和米克罗莎(MIKROSA)公司 的磨床产品也都采用了人造花岗岩床身。其产品己在 世界各地使用，受到用户的好评®。

德国艾布尔-希里夫(ELB -schliff)公司从1979 年开始在WSN系列平面磨床上试用人造花岗岩复合材料床身，1986年形成商品，向世界各地出售。图4为艾布尔-希里夫公司生产的WSN系列平面磨床及人 造花岗岩复合材料床身圓。

图4艾布尔一希里夫的平面磨床 及人造花岗岩床身

图5美国哈挺生产的高速车床和人造花岗岩床身

图8昂科(ANCA)人造花岗岩床身工具磨床

图9蓝浦公司供货的高速铣床 人造花岗岩床身

许多世界知名企业也都在不同机床产品上批量釆用了人造花岗岩基础件。图6至图12是部份实例。

除上述实例外，在其他不同类型的机床和其它机 械制造行业都在大量应用人造花岗岩基础件。据统计，目前在欧洲每生产10台机床就有1台使用人造花 岗岩基础件。人造花岗岩复合材料已经成为制造高档机床基础件的材料之一。

在国外，人造花岗岩复合材料用于机床基础件己有30多年了，这种材料有非常好的吸振性和热稳定性，很强的抗老化和抗化学腐蚀的能力，己经成为制造 高档机床基础件的材料之一。己批量用于制造超精加 工机床、精密机床、加工中心、高速车床和其他对动态 性能和热稳定性要求较高机床床身、基座、立柱和工作台等基础件，改善了机床的动态性能，国内的应用才刚起步。

随着我国数控机床制造向精密、高速方向发展，对机床基础件的精度及其稳定性、动静态稳定性和热稳定性均提出了较高的要求，用人造花岗岩复合材料制 造机床基础件的技术将会受到有关部门的重视并得到快速发展。

用人造花岗岩复合材料替代灰铸铁制造机床基础件，减少了熔化金属带来的大气污染，能大幅度节约能源和金属材料，属于低碳经济和绿色制造技术的范畴， 符合国家发展低碳经济政策，这必将大大推动和加速 人造花岗岩复合材料制造机床基础件硏究和产业化的步伐。