В области прецизионных измерений трехкоординатная измерительная машина является основным оборудованием для контроля качества продукции, а основание служит фундаментом для ее стабильной работы. Ее характеристики термической деформации напрямую определяют точность измерения. Гранит и чугун, как два основных материала, давно привлекают внимание из-за различий в их термической деформации. Благодаря технологии визуализации с помощью тепловизоров мы можем напрямую выявить существенные различия в термической стабильности между ними, обеспечивая научную основу для выбора оборудования в прецизионной промышленности.
Термическая деформация: «невидимый убийца», влияющий на точность трехкоординатных измерений.
Трехкоординатная измерительная машина получает трехмерные данные посредством контакта щупа с измеряемым объектом. Любая термическая деформация основания приведет к смещению измерительного эталона. В промышленных условиях такие факторы, как выделение тепла во время работы оборудования и колебания температуры окружающей среды, могут вызывать термическое расширение или сжатие основания. Незначительная термическая деформация может привести к отклонениям положения измерительного щупа, что в конечном итоге приведет к ошибкам измерения. В отраслях с чрезвычайно высокими требованиями к точности, таких как аэрокосмическая промышленность и производство полупроводников, ошибки, вызванные термической деформацией, могут привести к браку продукции или ухудшению ее характеристик. Поэтому термическая стабильность основания имеет жизненно важное значение.
Тепловизор: визуализирует различия в термической деформации.
Тепловизоры позволяют преобразовывать распределение температуры на поверхности объекта в визуальные изображения. Анализируя изменения температуры в различных областях, они могут наглядно демонстрировать ситуацию термической деформации. В эксперименте мы выбрали гранитные и чугунные трехкоординатные измерительные станки одинаковых характеристик, смоделировали тепловыделение во время работы оборудования в одинаковых условиях и использовали тепловизор для регистрации изменений температуры и процессов термической деформации обоих образцов.
Чугунное основание: значительная термическая деформация и тревожная стабильность.
На тепловизионном изображении видно, что после 30 минут работы чугунного основания наблюдается значительное неравномерное распределение температуры поверхности. Из-за неравномерной теплопроводности чугуна температура в локальной области основания быстро повышается, а разница между самой высокой и самой низкой температурами может достигать 8-10 ℃. Под действием термического напряжения чугунное основание претерпевает мельчайшие деформации, видимые невооруженным глазом. С помощью высокоточного измерительного оборудования было обнаружено, что изменение его линейного размера достигает 0,02-0,03 мм. Эта деформация приводит к увеличению погрешности измерения до ±5 мкм, что серьезно влияет на точность измерения. Кроме того, после остановки работы чугунного основания тепло рассеивается медленно, и для возвращения в исходное состояние требуется от 1 до 2 часов, что значительно ограничивает возможности непрерывной работы оборудования.
Гранитное основание: превосходная термостойкость обеспечивает точность измерений.
В отличие от этого, гранитное основание демонстрирует превосходную термическую стабильность во время работы. Тепловизионные изображения показывают равномерное распределение температуры поверхности. После часа работы максимальная разница температур на поверхности основания составляет всего 1-2 ℃. Это объясняется чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения гранита (5-7 × 10⁻⁶/℃) и его превосходной равномерностью теплопроводности. После испытаний линейное изменение размеров гранитного основания при одинаковых условиях работы составляет менее 0,005 мм, а погрешность измерения контролируется в пределах ±1 мкм. Даже после длительной непрерывной работы гранитное основание сохраняет стабильную форму, а после прекращения работы температура быстро возвращается к стабильному состоянию, обеспечивая надежный эталон для последующих измерений.
Благодаря интуитивно понятному представлению данных и возможности сравнения показаний тепловизора, преимущество гранита в термостойкости становится очевидным. Для производственных предприятий, стремящихся к высокоточным измерениям, выбор трехкоординатной измерительной машины с гранитным основанием позволяет эффективно снизить погрешности измерений, вызванные термической деформацией, и повысить точность и эффективность контроля качества продукции. В условиях перехода обрабатывающей промышленности к высокой точности и интеллектуальным технологиям, гранитные основания, благодаря своей выдающейся термостойкости, неизбежно станут предпочтительным материалом для трехкоординатных измерительных машин и еще более высокоточного оборудования, поднимая уровень контроля качества в отрасли на новый уровень.
Дата публикации: 13 мая 2025 г.