矿物铸件（人造花岗石）对机床制造的分析

作为结构材料，矿物铸件（人造花岗石又叫树脂混凝土）在机床行业被广泛接受已经30多年了。

据统计，在欧洲，每10台机床就有一台使用矿物铸件做床身。然而，使用不当的经历、不完整或错误的信息都会导致对矿物铸件的怀疑和偏见。因此，在制作新型设备时，分析矿物铸件的利弊并与其他材料相比较，是很必要的。

工程机械类的底座一般分铸铁、矿物铸件（聚合物和/或活性树脂混凝土）、钢/焊接结构（灌浆/非灌浆）和天然石头（如花岗岩）四种。各种材质均各具特点，并不存在完 美的结构材料。只有根据具体的结构要求考察材料的优缺点，才能挑选出理想的结构材料。 

结构材料的两个重要功能—─保证部件的几何尺寸、位置和吸收能量，对材料分别提出了性能要求（静态、动态和热性能）、功能/结构要求（精度、重量、壁厚、易于导轨安装、介质循环系统、物流）和成本要求（价格、数量、实用性、系统特性）。

一、对结构材料的性能要求

1、静态特性 

衡量底座静态特性的标准通常是材料的刚性—─承载下的较小形变，而不是高强度。对于静态弹性变形，可以把矿物铸件看作是符合胡克定律的各向同性的均质材料。

矿物铸件密度和弹性模量分别是铸铁的1/3，既然矿物铸件和铸铁有相同的比刚度，因此同等重量下，在不考虑形状影响时铸铁件与矿物铸件的刚度是相同的。很多时候，矿物铸件的设计壁厚通常是铸铁件的3倍，这种设计无论是在产品的力学性能上还是在浇铸成型上都不会产生何种问题。矿物铸件适合在承载压力的静态环境下工作（如床身、支架、立柱），不适合作为薄壁和/或小型机架（如工作台、托盘、换刀装置、拖板、主轴支架）。结构件的重量通常是受矿物铸件厂家的设备限制，15吨以上的矿物铸件产品一般较为少见。 

2. 动态特性 

轴的旋转速度和/或加速度越大，机器的动态性能就越显重要。快速定位、刀具快速置换、高速进给对机器结构件不断地强化机械共振和动态激励。除了部件的尺寸设计，部件的挠曲性、质量分布、动态刚性都很大程度上受材料阻尼特性的影响。

矿物铸件的使用为这些问题提供了一个良好的解决方案。因为它比传统铸铁的吸振性能好10倍，能大幅下降振幅和固有频率。

在诸如机械切削加工中，可以带来更高的精度、更好的表面质量、更长的工具使用寿命。同时，在噪音影响方面，通过对大型发动机和离心机不同材质的底座、传动铸件以及附件的比较验证，矿物铸件也同样表现上佳。依据撞击声分析，矿物铸件可以实现声压级别局部减弱20%的功效。