На заводе, производящем прецизионные детали, прецизионная портальная рама XYZ подобна «суперплоттеру», способному выполнять перемещения с точностью до микрометра или даже нанометра. Гранитное основание служит «устойчивым столом», на котором стоит этот «плоттер». Могут ли они действительно «работать в идеальной гармонии» в паре? Сегодня давайте раскроем его тайну.
Почему их называют «идеальной парой»?
Гранит — не обычный камень. Он словно «шестиугольный воин» в мире материалов:
Исключительная способность к поглощению ударов: гранит обладает чрезвычайно высокой плотностью, а его внутренняя структура напоминает «плотно сложенный пазл». При быстром движении и вибрации рамы портального станка (например, при резком торможении во время работы) гранит способен поглощать более 90% энергии вибрации, позволяя раме портального станка быстро «закрепиться». Например, при шлифовке оптических линз после использования гранитного основания амплитуда колебаний рамы портального станка сократилась с 15 до 3 микрон, а точность линз значительно повысилась.
Не боится температурных «разрушений»: рама портала нагревается при длительной эксплуатации. Обычные материалы «расширяются и деформируются» при нагревании, но коэффициент теплового расширения гранита составляет всего одну пятую от коэффициента теплового расширения стали! Даже если температура в цеху изменится на 10°C в течение дня, его деформацией можно практически пренебречь. Он обеспечивает надёжную поддержку рамы портала и гарантирует, что погрешность позиционирования не превысит 2 микрона.
Будут ли у них также «конфликты»? Эти вопросы следует учитывать!
Хотя они «весьма совместимы», если их не спланировать на ранней стадии, может возникнуть «несовместимость с местной средой»:
Неловкость «несоответствия интерфейсов»
Ползуны и направляющие на раме портала должны быть точно установлены в отверстия основания. Если отклонение отверстий в основании превышает 0,01 миллиметра (тоньше человеческого волоса), рама портала может наклониться при установке и застрять при перемещении. Как и в случае с несовпадением элементов пазла, как ни старайся, ничего не получится.
Скрытая опасность «несоответствия веса»
Крупногабаритные портальные рамы тяжёлые и «крепкие». Если гранитное основание недостаточно прочное (с прочностью на сжатие менее 120 мегапаскалей), оно может треснуть при длительном воздействии большого давления. Это всё равно, что поддерживать большой камень тонкими ветками. Рано или поздно он сломается.
Проблема «асинхронного теплового расширения и сжатия»
Степень расширения металлических портальных рам и гранита при нагревании различна. В условиях большой разницы температур они могут «конкурировать» друг с другом, создавая напряжения, что приводит к нестабильности оборудования, подобно тому, как детали из разных материалов «расползаются» при высоких температурах.
Как заставить их «идеально сотрудничать»?
Не волнуйтесь. Есть решения этих проблем:
Индивидуальное изготовление основания: заранее измерьте вес рамы портала, положение монтажных отверстий и другие данные и позвольте производителю изготовить специальное основание, чтобы гарантировать, что погрешность положения каждого отверстия не превысит 0,005 миллиметра.
Укрепите и модернизируйте основание: выберите гранит с более высокой прочностью на сжатие (≥150 мегапаскалей), а также спроектируйте сотовую структуру внутри основания, по типу пчелиного улья, что не только уменьшит вес, но и повысит несущую способность.
Установите «Защиту контроля температуры»: добавьте слой гибкой прокладки между основанием и рамой портала для поглощения термического напряжения; или установите трубы водяного охлаждения, чтобы поддерживать колебания температуры в пределах 1 ℃.
Время публикации: 17 июня 2025 г.