В применении сверхточных подвижных модулей основание, как ключевой опорный компонент, играет решающую роль в работе модуля. Гранитные прецизионные основания и литые основания имеют свои особенности, и разница между ними очевидна.
I. Стабильность
Гранит, образовавшийся в результате миллионов лет геологических изменений, приобрел плотную и однородную внутреннюю структуру, в основном благодаря тесному соединению кварца, полевого шпата и других минералов. Эта уникальная структура обеспечивает ему превосходную стабильность и эффективное сопротивление внешним воздействиям. В цехах по производству электронных микросхем периферийное оборудование работает часто, и гранитное основание позволяет снизить амплитуду вибрации сверхточного модуля, передаваемой на пневматический поплавок, более чем на 80%, обеспечивая плавное перемещение модуля и надежную основу для высокоточных процессов, таких как литография и травление при производстве микросхем.
Хотя литейное основание может в определенной степени гасить вибрации, в процессе литья могут возникать дефекты, такие как песчаные отверстия и поры, что снижает однородность и стабильность конструкции. При воздействии высокочастотных и сильных вибраций способность к гашению вибраций не так хороша, как у гранитного основания, что приводит к низкой стабильности движения сверхточного модуля пневматического поплавка и влияет на точность обработки и контроля оборудования.
Во-вторых, сохранение точности.
Коэффициент теплового расширения гранита очень низок, обычно составляет 5-7 × 10⁻⁶/℃, и в условиях колебаний температуры изменение его размеров минимально. В астрономии сверхточный модуль перемещения для точной настройки линз телескопа, установленный на гранитном основании, позволяет даже при больших перепадах температур между днем и ночью обеспечивать точность позиционирования линзы на субмикронном уровне, что помогает астрономам четко наблюдать за далекими небесными телами.
В качестве литейного основания обычно используются металлические материалы, такие как чугун, коэффициент теплового расширения которых относительно высок, около 10-20 × 10⁻⁶/℃. При изменении температуры размеры заметно изменяются, что легко приводит к термической деформации сверхточного подвижного модуля пневматического механизма и, как следствие, к снижению точности перемещения. В процессе шлифовки оптических линз, чувствительных к температуре, деформация литой основы под воздействием температуры может привести к отклонению точности шлифовки линзы за пределы допустимого диапазона и повлиять на качество линзы.
В-третьих, износостойкость.
Гранит обладает высокой твердостью, по шкале Мооса может достигать 6-7, и отличается высокой износостойкостью. В лабораториях материаловедения часто используется сверхточный модуль перемещения с пневматическим приводом, гранитное основание которого эффективно противодействует трению ползуна, что по сравнению с обычным литым основанием позволяет увеличить срок службы модуля более чем на 50%, снизить затраты на техническое обслуживание оборудования и обеспечить непрерывность научно-исследовательской работы.
Если литая основа изготовлена из обычных металлических материалов, их твердость относительно низка, и поверхность легко изнашивается под воздействием длительного трения возвратно-поступательного движения ползуна пневматического поплавка, что влияет на точность и плавность движения сверхточного модуля пневматического поплавка, требует более частого технического обслуживания и замены, увеличивает эксплуатационные расходы и время простоя.
В-четвертых, себестоимость производства и сложность обработки.
Затраты на приобретение гранитного сырья высоки, добыча, транспортировка и обработка требуют профессионального оборудования и технологий, таких как высокоточная резка, шлифовка, полировка и т. д., что влечет за собой высокие производственные издержки. Кроме того, из-за высокой твердости, хрупкости, сложности обработки, склонности к обрушению кромок, трещинам и другим дефектам, процент брака высок.
Сырье для литьевых оснований широко доступно, его стоимость относительно низка, процесс литья отработан, сложность обработки невелика, а серийное производство может осуществляться через форму, что обеспечивает высокую эффективность и контролируемые затраты. Однако для достижения такой же высокой точности и стабильности, как у гранитных оснований, к процессу литья и последующей обработке предъявляются чрезвычайно строгие требования, и стоимость также значительно возрастает.
В заключение, гранитная прецизионная основа обладает значительным преимуществом в сценариях применения сверхточных подвижных модулей, отличающихся высокой точностью, стабильностью и износостойкостью. Литая основа имеет определенные преимущества в плане стоимости и удобства обработки и подходит для случаев, когда требования к точности относительно невелики, а целью является экономическая эффективность.
Дата публикации: 08.04.2025