Технология измерения гранита – с точностью до микрона
Гранит отвечает требованиям современной измерительной техники в машиностроении. Опыт изготовления измерительно-испытательных стендов и координатно-измерительных машин показал, что гранит обладает существенными преимуществами по сравнению с традиционными материалами. Причина заключается в следующем.
Развитие измерительной техники в последние годы и десятилетия и сегодня остаётся захватывающим. Поначалу было достаточно простых методов измерения, таких как измерительные доски, измерительные стенды, испытательные стенды и т. д., но со временем требования к качеству продукции и надёжности процесса становились всё выше. Точность измерений определяется геометрией используемого листа и погрешностью измерения соответствующего датчика. Однако измерительные задачи становятся всё сложнее и динамичнее, а результаты должны быть точнее. Это знаменует начало развития пространственно-координатной метрологии.
Точность означает минимизацию предвзятости
Трёхмерная координатно-измерительная машина состоит из системы позиционирования, измерительной системы высокого разрешения, коммутационных или измерительных датчиков, системы оценки и измерительного программного обеспечения. Для достижения высокой точности измерений необходимо минимизировать погрешность измерений.
Погрешность измерения – это разница между значением, отображаемым измерительным прибором, и фактическим опорным значением геометрической величины (эталоном калибровки). Погрешность измерения длины E0 современных координатно-измерительных машин (КИМ) составляет 0,3+L/1000 мкм (L – измеряемая длина). Конструкция измерительного прибора, измерительного щупа, метод измерения, обрабатываемая деталь и пользователь оказывают существенное влияние на погрешность измерения длины. Механическая конструкция является наиболее эффективным и устойчивым фактором влияния.
Применение гранита в метрологии является одним из важных факторов, влияющих на конструкцию измерительных машин. Гранит — превосходный материал, отвечающий современным требованиям, поскольку он отвечает четырём требованиям, повышающим точность результатов:
1. Высокая внутренняя стабильность
Гранит — вулканическая порода, состоящая из трех основных компонентов: кварца, полевого шпата и слюды, образовавшаяся путем кристаллизации расплавов горных пород в земной коре.
После тысяч лет «старения» гранит приобретает однородную текстуру и не имеет внутренних напряжений. Например, импалам около 1,4 миллиона лет.
Гранит обладает большой твердостью: 6 по шкале Мооса и 10 по шкале твердости.
2. Высокая термостойкость
По сравнению с металлическими материалами гранит имеет меньший коэффициент расширения (приблизительно 5 мкм/м*К) и меньшую абсолютную скорость расширения (например, сталь α = 12 мкм/м*К).
Низкая теплопроводность гранита (3 Вт/м*К) обеспечивает медленную реакцию на колебания температуры по сравнению со сталью (42-50 Вт/м*К).
3. Очень хороший эффект снижения вибрации.
Благодаря однородной структуре гранит не имеет остаточных напряжений, что снижает вибрацию.
4. Трехкоординатная направляющая с высокой точностью
Гранит, изготавливаемый из натурального твердого камня, используется в качестве измерительной пластины и хорошо поддается обработке алмазным инструментом, что позволяет изготавливать детали машин с высокой базовой точностью.
Путем ручной шлифовки точность направляющих может быть оптимизирована до микронного уровня.
В процессе шлифования можно учитывать деформации детали, зависящие от нагрузки.
Это обеспечивает высокую степень сжатия поверхности, что позволяет использовать направляющие на воздушных подшипниках. Воздушные направляющие обеспечивают высокую точность благодаря высокому качеству поверхности и бесконтактному перемещению вала.
в заключение:
Присущая граниту стабильность, термостойкость, гашение вибраций и точность направляющей – четыре основные характеристики, которые делают гранит идеальным материалом для КИМ. Гранит всё чаще используется в производстве измерительных и испытательных стендов, а также измерительных плат, измерительных столов и измерительного оборудования КИМ. Гранит также используется в других отраслях промышленности, таких как станки, лазерные машины и системы, микромашины, печатные машины, оптические машины, сборочные автоматы, обработка полупроводников и т. д., в связи с растущими требованиями к точности машин и их компонентов.
Время публикации: 18 января 2022 г.