Como equipamento principal para obter remoção e conformação de materiais de alta{0}}precisão, o desempenho geral e a vida útil de uma máquina de usinagem dependem em grande parte dos principais materiais estruturais utilizados. Os materiais não apenas determinam a rigidez estática e dinâmica, a estabilidade térmica e a resistência à vibração da máquina-ferramenta, mas também afetam diretamente a manutenção da precisão da usinagem e da confiabilidade-de longo prazo. Portanto, a seleção e a correspondência de desempenho dos materiais para os principais componentes da máquina de usinagem constituem questões técnicas importantes no projeto e no processo de fabricação.
Componentes básicos-de suporte de carga, como leito, coluna e viga transversal, normalmente são feitos de ferro fundido ou granito de alta-resistência. O ferro fundido cinzento, devido às suas excelentes características de amortecimento e usinabilidade de fundição, pode absorver efetivamente as vibrações durante o processo de corte, melhorando a estabilidade da usinagem; sua estrutura interna de grafite em flocos pode amortecer cargas de impacto e retardar a propagação de trincas por fadiga. Alguns modelos de alta-precisão usam ferro fundido Meehanite ou ferro dúctil, com melhorias adicionais na resistência e resistência ao desgaste por meio da composição da liga e otimização do tratamento térmico. O granito, devido ao seu coeficiente de expansão térmica extremamente baixo e excelente estabilidade dimensional, é usado em centros de usinagem de ultra{6}}precisão ou em equipamentos de medição por coordenadas que são altamente sensíveis à variação de temperatura, mantendo a precisão geométrica de nível-mícron fora de ambientes de-temperatura constante.
Guias e corrediças são feitas principalmente de liga de aço de alta-qualidade com tratamento de endurecimento superficial. Os materiais comumente usados incluem aço carburizado e temperado ou aço nitretado. Esses materiais combinam alta dureza superficial com tenacidade do núcleo, resistindo ao desgaste e à deformação plástica da superfície da guia e garantindo a retilineidade e a rigidez de contato das peças móveis durante o uso-de longo prazo. Para modelos de carga leve-de alta-velocidade, ligas de alumínio e materiais compósitos também são usados para reduzir a massa em movimento, mas nervuras de reforço e estruturas de suporte de alta-rigidez são necessárias para compensar a rigidez insuficiente.
Os requisitos para materiais na montagem do fuso são particularmente rigorosos, geralmente usando ligas de aço de alta-resistência ou tipos de aço especiais. O núcleo do fuso é feito principalmente de aço de liga de cromo-molibdênio ou aço carburizado, temperado e temperado em alta-frequência para obter alta resistência à fadiga e resistência ao desgaste. Para se adaptar à força centrífuga e à carga térmica durante a rotação em alta-velocidade, alguns fusos-de última geração usam aço inoxidável de alta-resistência ou liga de titânio para reduzir a massa e melhorar a resistência à corrosão. As caixas e buchas dos rolamentos são feitas de ferro fundido inoculado ou buchas de aço pré-carregadas para garantir a precisão da montagem do rolamento e a rigidez do suporte.
Componentes de transmissão, como parafusos de avanço, cremalheiras e engrenagens, geralmente são feitos de liga de aço cromo -molibdênio ou aço carburado e passam por retificação de precisão e endurecimento superficial para garantir a precisão da transmissão e a vida útil. Os fusos de esferas, devido à sua necessidade de suportar cargas repetidas e movimentos de alta{2}}velocidade, exigem materiais com boa estabilidade dimensional e resistência à fadiga para evitar folga e aumentar a folga reversa.
Com a tendência de estruturas leves e compostas, materiais compósitos reforçados com fibra de carbono e estruturas sanduíche em forma de colmeia estão começando a ser usados em componentes que não suportam-carga-, como proteções e mesas de trabalho. Isto pode reduzir significativamente a massa das peças móveis e melhorar a resposta dinâmica, mas as questões de expansão térmica que combinam com a estrutura metálica e a fiabilidade da ligação precisam de ser abordadas.
No geral, a seleção dos principais materiais para centros de usinagem concentra-se na rigidez, amortecimento, resistência ao desgaste, estabilidade térmica e adaptabilidade ao processo. Diferentes componentes são configurados de forma diferente com base nas suas características de tensão e condições de trabalho. Um sistema de materiais cientificamente compatível não apenas fornece uma base mecânica sólida para máquinas-ferramentas, mas também garante que elas possam produzir continuamente capacidades de usinagem de alta-precisão e alta{3}}confiabilidade sob condições de trabalho complexas, apoiando a busca contínua da indústria de manufatura moderna por qualidade e eficiência.