В области прецизионных измерений трёхкоординатная измерительная машина является основным оборудованием для контроля качества продукции, а её основание служит основой для стабильной работы. Точность измерений напрямую зависит от её термодеформационных свойств. Гранит и чугун, два основных базовых материала, давно привлекают внимание своей разницей в термодеформации. Благодаря технологии визуализации тепловизоров мы можем напрямую выявить существенную разницу в термостойкости этих материалов, обеспечивая научную основу для выбора оборудования в сфере прецизионного производства.
Тепловая деформация: «невидимый убийца», влияющий на точность трёхкоординатных измерений
Трёхкоординатная измерительная машина получает трёхмерные данные посредством контакта датчика с измеряемым объектом. Любая тепловая деформация основания приводит к смещению точки отсчёта измерения. В промышленной среде такие факторы, как выделение тепла во время работы оборудования и колебания температуры окружающей среды, могут вызывать тепловое расширение или сжатие основания. Незначительная тепловая деформация может вызвать позиционные отклонения измерительного датчика, что в конечном итоге приводит к ошибкам измерения. В отраслях с чрезвычайно высокими требованиями к точности, таких как аэрокосмическая промышленность и производство полупроводников, ошибки, вызванные тепловой деформацией, могут привести к браку продукции или снижению производительности. Поэтому термостабильность основания имеет решающее значение.
Тепловизор: визуализирует различия в термической деформации.
Тепловизоры преобразуют распределение температуры на поверхности объекта в визуальные изображения. Анализируя изменения температуры в различных областях, они позволяют наглядно представить ситуацию термодеформации. В эксперименте были выбраны гранитные и чугунные основания трёхкоординатных измерительных машин одинаковой спецификации, смоделировано тепловыделение при работе оборудования в одинаковых условиях, и тепловизор зафиксировал изменения температуры и процессы термодеформации обоих.
Чугунное основание: значительная термическая деформация и вызывающая беспокойство устойчивость
Тепловизионное изображение показывает, что после 30 минут работы чугунного основания наблюдается значительная неравномерность распределения температуры поверхности. Из-за неравномерной теплопроводности чугуна температура в локальной области основания быстро растет, и разница между самой высокой и самой низкой температурами может достигать 8-10 ℃. Под действием термического напряжения чугунное основание претерпевает незначительные деформации, видимые невооруженным глазом. Высокоточным измерительным оборудованием было обнаружено, что изменение его линейного размера достигло 0,02-0,03 мм. Эта деформация приводит к увеличению погрешности измерения до ±5 мкм, что серьезно влияет на точность измерений. Кроме того, после остановки чугунного основания тепло рассеивается медленно, и для возвращения в исходное состояние требуется от 1 до 2 часов, что значительно ограничивает непрерывную работоспособность оборудования.
Гранитное основание: отличная термостойкость обеспечивает точность измерений.
В резком контрасте с этим, гранитное основание демонстрирует превосходную термостабильность во время работы. Тепловизионные изображения показывают равномерное распределение температуры поверхности. После одного 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 испытания линейные изменения размеров гранитного основания при тех же рабочих условиях составляют менее 0,005 мм, а погрешность измерения может контролироваться в пределах ±1 мкм. Даже после длительной непрерывной работы гранитное основание может сохранять стабильную форму, и после прекращения работы температура быстро возвращается к стабильному состоянию, обеспечивая надежную точку отсчета для следующего измерения.
Благодаря интуитивно понятному отображению данных и сравнению данных тепловизора, преимущество гранита в термостойкости очевидно. Для производственных предприятий, стремящихся к высокоточным измерениям, выбор трёхкоординатной измерительной машины с гранитным основанием позволяет эффективно снизить погрешности измерений, вызванные термической деформацией, и повысить точность и эффективность контроля продукции. В условиях стремления обрабатывающей промышленности к высокой точности и интеллектуальности гранитные основания, обладающие исключительной термостойкостью, неизбежно станут предпочтительным материалом для трёхкоординатных измерительных машин и ещё более высокоточного оборудования, выводя контроль качества в отрасли на новый уровень.
Время публикации: 13 мая 2025 г.