В области точного производства и контроля качества трехкоординатная измерительная машина является основным оборудованием для обеспечения точности продукции. Точность ее данных измерений напрямую влияет на качество продукции и оптимизацию производственных процессов. Однако погрешность тепловой деформации, вызванная изменениями температуры во время работы оборудования, всегда была сложной проблемой, преследующей промышленность. Гранитное основание с его выдающимися физическими свойствами и структурными преимуществами стало ключом к устранению погрешности тепловой деформации трехкоординатной измерительной машины.
Причины и опасности погрешностей термодеформации в трехкоординатных измерительных машинах
При работе трехкоординатной измерительной машины работающий двигатель, трение, генерирующее тепло, и колебания температуры окружающей среды могут вызывать изменения температуры оборудования. Основание измерительной машины, изготовленное из традиционных металлических материалов, имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения. Например, коэффициент теплового расширения обычной стали составляет приблизительно 11×10⁻⁶/℃. При повышении температуры на 10℃ металлическое основание длиной 1 метр удлинится на 110 мкм. Эта небольшая деформация будет передана измерительному зонду через механическую конструкцию, что приведет к смещению положения измерения и в конечном итоге к ошибкам в данных измерений. При проверке прецизионных деталей, таких как лопатки авиационных двигателей и прецизионные формы, ошибка в 0,01 мм может привести к несоответствию продукции. Ошибки термической деформации серьезно влияют на надежность измерения и эффективность производства.
Характерные преимущества гранитных оснований
Сверхнизкий коэффициент теплового расширения, стабильный эталон измерений
Гранит — это естественная магматическая порода, образовавшаяся в результате геологических процессов на протяжении сотен миллионов лет. Его коэффициент теплового расширения чрезвычайно низок, обычно в диапазоне от (4-8) × 10⁻⁶/℃, что составляет всего 1/3 до 1/2 от коэффициента металлических материалов. Это означает, что при том же изменении температуры изменение размера гранитного основания крайне мало. Когда температура окружающей среды колеблется, гранитное основание может сохранять стабильную геометрическую форму, обеспечивая надежную опору для системы координат измерительной машины, избегая отклонения положения измерительного зонда, вызванного деформацией основания, и уменьшая влияние ошибок тепловой деформации на результаты измерений от корня.
Высокая жесткость и однородная структура подавляют передачу деформации
Гранит имеет твердую текстуру, плотную и однородную внутреннюю минеральную кристаллическую структуру, а его твердость может достигать 6-7 по шкале Мооса. Эта высокая жесткость делает гранитное основание менее склонным к упругой деформации при выдерживании веса самой измерительной машины и внешних сил в процессе измерения. Даже когда работа оборудования создает небольшие вибрации или локальные неравномерные силы, гранитное основание может эффективно подавлять передачу и распространение деформации благодаря своим однородным структурным характеристикам, предотвращать передачу деформации от основания к измерительному механизму, обеспечивать постоянное стабильное рабочее состояние измерительного зонда и гарантировать точность данных измерений.
Естественные демпфирующие свойства, поглощающие вибрацию и тепло
Уникальная микроструктура гранита наделяет его превосходными демпфирующими характеристиками. Когда вибрация, создаваемая работой измерительной машины, передается на гранитное основание, внутренние минеральные частицы и мельчайшие поры могут преобразовывать энергию вибрации в тепловую энергию и потреблять ее, быстро ослабляя амплитуду вибрации. Между тем, эта демпфирующая характеристика также помогает поглощать тепло, создаваемое работой оборудования, замедлять скорость накопления и диффузии температуры на основании и снижать риск локальной тепловой деформации, вызванной неравномерным распределением температуры. При непрерывных длительных операциях измерения демпфирующие характеристики гранитного основания могут значительно снизить возникновение ошибок тепловой деформации и повысить стабильность измерений.
Практический эффект применения гранитного основания
После того, как многие производственные предприятия заменили металлическое основание трехкоординатной измерительной машины на гранитное основание, точность измерений значительно улучшилась. После того, как одно из предприятий по производству автозапчастей внедрило трехкоординатную измерительную машину, оснащенную гранитным основанием, погрешность измерения для блока двигателя была снижена с исходных ±15 мкм до ±5 мкм. Повторяемость и воспроизводимость данных измерений были значительно улучшены, надежность контроля качества продукции была повышена, а уровень неправильной оценки продукции, вызванной ошибками измерений, был эффективно снижен. Это повысило эффективность производства и конкурентоспособность предприятий.
В заключение следует отметить, что гранитное основание, обладающее чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения, высокой жесткостью, однородной структурой и превосходными демпфирующими характеристиками, устраняет погрешность тепловой деформации трехкоординатной измерительной машины в нескольких измерениях, обеспечивая стабильную и надежную базовую опору для точных измерений, и стало незаменимым ключевым компонентом современного высокоточного измерительного оборудования.
Время публикации: 19 мая 2025 г.