Logique de sélection des noyaux pour les bases de machines-outils haut de gamme : Pour la coupe lourde, choisir la fonte grise / la fonte ductile ; pour l'ultra-précision, choisir le granit naturel ; pour l'allègement / l'amortissement élevé, choisir la fonte minérale (granit artificiel). Les normes mondiales s'articulent principalement autour de cinq grands systèmes : ISO, EN (DIN), ASTM, JIS et GB/T, qui se concentrent sur le contrôle des qualités de matériaux, des propriétés mécaniques, des contraintes résiduelles, de la tolérance de précision, de l'amortissement et de la stabilité thermique.
I. Comparaison des matériaux courants (bases de machines-outils haut de gamme)
- La fonte grise - Le courant dominant absolu de l'industrie
Grades (ment global) :
Chine GB/T : HT250, HT300, HT350
Europe EN1561 : GG25, 30, GG35
USA ASTM A48 : Classe 30, 40, 50
Japon JIS G5501 : C250, FC300, FC350
Propriétés principales :
Traction : 250-350 MPa ; Compression : 00-1000 MPa
Amortissement : 3 à 5 fois supérieur à celui de l'acier, absorption efficace des vibrations par le graphite lamellaire
Coefficient de dilatation thermique 11-12×10-⁶/℃
Densité : ~7,2 g/cm³
Avantages :
Grande rigidité, résistance à l'usure, facilité de moulage de structures complexes (processus d'intégration des nervures/guides), coût modéré, réparable par grattage.
Premier choix pour les coupes lourdes et les charges élevées (5 axes, portiques, centres d'usinage horizontaux)
Inconvénients :
Therma moyen sensible aux variations de température
Haute densité, poids propre élevé
Applications :
Centres d'usinage généraux / lourds, tours CNC, broyeurs à portique, machines à rectifier - Fonte ductile - Pour les scénarios à haute résistance
Grades : QT450-10, QT500-7,T600-3 (GB/T 1348)
Propriétés principales :
Traction : 450-600 MPa (à l'approche d'un acier à teneur moyenne en carbone)
Bonne ténacité, résistance à l'impact, résistance plus élevée que la fonte grise
Amortissement : Seulement 1/2-2/3 de la fonte grise
Applications :
Impacts importants, charges lourdes, exigences élevées en matière de rigidité (par exemple, poinçonneuses à usage intensif, bases de machines à imprimer) - Granit naturel - Premier choix pour l'ultra-précision
Variétés préférées : Jinan Green, Mount Tai Green, dian Black (grain fin, haute densité)
Propriétés principales :
Coefficient de dilatation thermique : 4,6-6×10-⁶/℃ (environ la moitié de la fonte)
Amortissement : 5 à 10 fois supérieur à celui de la fonte, excellente réduction des vibrations à haute fréquence
Rigidité / Stabilité : Résistance à la déformation permanente, pas de contrainte interne, acide/alcalinité
Densité : ~2,7 g/cm³ (beaucoup plus léger que la fonte)
Avantages :
Conservation d'une précision inférieure au micron / nanomètre dans des environnements à température constante
on-magnétique, anti-amortissement, adapté aux équipements optiques / semi-conducteurs / CMM / lithographie
Inconvénients :
Fragile, ne résiste pas aux chocs, ne convient pas pour les coupes lourdes
Difficile à traiter, coût élevé, ne peut être soudé pour réparation
Applications :
MMT, rectifieuses de précision, machines de lithographie, bases de machines de traitement au laser - MinerCasting (fonte minérale / granit artificiel) - Matériau haut de gamme émergent
Composition : Granit / particules de quartz liant résine époxy
Propriétés principales :
Expnsion thermique : 5-7×10-⁶/℃ (proche du granit naturel)
Amortissement : Supérieur à la fonte, s'approchant du granit
Densité : 2,38 g/cm³
Moulé en une seule pièce, sans contrainte interne, grande liberté de conception
Avantages :
Légèreté, isolation thermique, réduction des vibrations, résistance à la corrosion, flexibilité du formage
Peut intégrer des pièces métalliques, raccourcit le cycle de fabrication
Inconvénients :
Moins résistante que la fonte, ne peut pas être grattée, se ramollit à haute température (>150℃)
Applications :
Centres d'usinage de haute vitesse et de haute précision, rectifieuses de précision, appareils médicaux, équipements pour semi-conducteurs
- Structures en acier soudées (Steel Weldment) - Scénarios de grande envergure / personnalisés
Matériaux : Q235, Q355, S235JR, S355JR, etc.
Avantages :
Haute résistance, bonne ténacité, délai de livraison court, pas d'outillage nécessaire, convient pour les très grandes dimensions.
Renforcement soudable, structure flexible
Inconvénients :
Faible amortissement, tendance à la résonance, contrainte résiduelle élevée, tendance à la déformation
Nécessite un recuit rigoureux, mauvaise stabilité thermique
Applications :
Machines-outils à portique de très grande taille, équipements spéciaux non standard, bases monoblocs pour petites séries
II. Tableau de sélection rapide pour les quatre principaux produits
Tableau
Matériau Rigidité Amortissement Stabilité thermique Capacité de charge Coût Applications haut de gamme typiques
HT300 Grey Cast In ★★★★★ ★★★★☆ ★★★☆☆ ★★★★★ Medium 5-axis, Gantry, Heavy Cutting
Fonte ductile QT★★★★★ ★★★★☆☆ ★★★★☆☆☆☆ ★★★★★ Moyenne-élevée Très résistant, résistant aux chocs
Granit naturel ★★★★☆ ★★★★ ★★★★★ ★★★☆☆☆ Haute CMM, optique, semi-conducteur
Fonte minérale ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★★★ ★★★☆☆☆ Medih Haute vitesse Haute précision, Machines à rectifier de précision
Structure en acier soudé ★★★★☆ ★★☆☆☆ ★★☆☆☆ ★★★★★ MoyenneSupergrande, Non standard Personnalisée
III. Systèmes globaux de normes de base (bases de machines-outils)
- Norme internationale ISO
ISO 3691 : Exigences de sécurité et de structure pour les machines-outils
ISO 6396 : Pièces moulées pour machines-outils - Tolérances dimensionnelles et géométriques
ISO 13523 : Essais relatifs aux propriétés mécaniques des matériaux en fonte
ISO 1920-8 : Essais relatifs aux propriétés des moulages minéraux (pierre artificielle) - Norme européenne N (DIN)
EN 1561 : Fonte grise (série GG) - Composition chimique et propriétés mécaniques
EN 1563 : Fonte à graphite sphéroïdal (série G)
EN 1565 : Pièces en fonte - Conditions techniques de livraison
DIN ISO 1302 : Tolérances pour la fonte T11 couramment utilisée pour les machines-outils) - Norme américaine ASTM
ASTM A48 : Fonte grise (classe 20-6)
ASTM A536 : Fonte ductile
ASTM C1240 : Spécification standard pour les plaques de surface en granit de précision - Norme japonaise IS
JIS G5501 : Fonte grise (série FC)
JIS G5502 : Fonte à graphite sphéroïdal (série FCD)01 : Précision et acceptation des pièces moulées pour machines-outils - Norme chinoise GB/T, JB
GB/T 9439 : Fonte grise (HT200-HT350)
GB/T 1348 : Pièces en fonte à graphite sphéroïdal
JB/T 3997 : Conditions techniques pour les fers gris des machines-outils de coupe des métaux
GB/T 6414 : Tolérances dimensionnelles pour les pièces moulées
GB/T 28537 : Accuracy grades of precision granite su
IV. Exigences techniques clés pour les bâtis de machines-outils haut de gamme (norme mondiale)
- Indicateurs de performance des matériaux obligatoires
Fonte grise (HT300/GG30)
Résistance à la traction ≥ 300 MPa ; dureté-250 HB
Matrice perlitique ≥ 95%, graphite en paillettes fines, distribution uniforme
Différence de dureté des surfaces de guidage ≤ ±10 HB
Granit
ensité ≥ 2,7 g/cm³ ; absorption d'eau < 0,2%
Planéité : Grade 000 ≤1μm/m, l'adioactivité de grade 00 est conforme aux normes de la pierre de classe A (GB6566).
Fonte minérale
Résistance à la compression ≥ 150 MPa ; résistance à la flexion ≥ 40 MPa
Module d'élasticité 40-50 GPa ; Déformation thermique < 2×10-⁶/℃ - Contrôle des contraintes résiduelles (Core)
Fonte grise : vieillissement naturel ≥1 an ou vieillissement thermique Vieillissement par vibration
Acier soudé : Recuit de détente ≥550℃ holdite / fonte minérale : Essentiellement sans contrainte interne - Précision et tolérances géométriques (haut de gamme)
Planéité de la base d'installation : ≤0.ide parallélisme / rectitude : ≤0.01mm/m
Torsion globale : ≤0,03mm/m
Rétention de précision à long terme : ≤0,005mm / an (thermostatique) - Points clés de la conception structurelle
Épaisseur uniforme de la paroi : 15-30 mm, évitant les points chauds et la prosité de rétrécissement
Nervures : structure triangulaire / en caisson, améliorant la rigidité / réduisant le poids
Optimisation de l'amortissement : Cavités de nervures composites dans la fonte ; Formule d'amortissement élevé pour la fonte minérale
Installer un support trois points / des cales réglables, étalonnage du nivellement ≤0.02mm/m
V. Processus de décision de sélection (5 étapes)
Déterminer le type d'usinage
Coupe lourde / couple élevé → fonte grise HT300
Ultra-précision / Sub-micron → Granit naturel / Fonte minérale
Charge légère à grande vitesse / Thermostatique → Minéral c
Très grande taille / Sur mesure → Structure en acier soudé vieillissante
Grade de précision
Niveau nano / submicronique → Granit / coulée minérale (GradeNiveau micronique (1-5μm) → HT300 Vieillissement de précision.
Précision ordinaire (>5μm) → HT250
Conditions environnementales
Grandes variations de température → Granit / Fonte minérale
Salle blanche / Non-magnétique → Granit
Huile / fluide de coupe → Fonte Revêtement anticorrosion
Charge et Si
Charge >10t → Fonte / Fonte ductile
Taille >3m → Raccord en fonte / Structure soudée
Coût et délai d'exécution
Lot / Faible coût → Casn
Délai de livraison court / Poids léger → Fonte minérale
Précision maximale / Le coût n'est pas un obstacle → Granit naturel
VI. Applications matérielles des grandes marques mondiales
DMG MORI : Série haute HT300 composite de moulage minéral
MAZAK : Modèles généraux HT300 ; Moulage minéral ultra-précis
Hermle : 5 axes Base en fonte minérale
Mitutoyo : CMM Granit bleu de Jinan
Machines-outils lourdes chinoises : Tour portique / vertical HT350 /
