Stopnja z rezinami, ki mora vzdrževati prekrivni proračun v nanometrskem-razmerju, CMM, ki se mora ponoviti na en mikrometer na meter, in laserska mikroobdelovalna platforma, ki mora več ur ohranjati svoj fokus nespremenjen, vsi delijo isti problem: struktura pod gibljivimi deli mora ostati pri miru. Ne samo tog, ampak še vedno v tem smislu, da ne spremeni oblike, ko se prostor segreje za pol stopinje, ne zazvoni, ko linearni motor zavrti, in ne moti magnetnih polj okoli orodja. Granit je že desetletja privzeti odgovor in ta članek pojasnjuje, zakaj, s podatki o materialu in primeri uporabe, ki jih gradbeniki uporabljajo pri določanjugranitna podlaga za polprevodniško opremo, strukturo CMM ali lasersko platformo.
Kaj granit prinaša v natančno strukturo
Granit je magmatska kamnina iz kremena, glinenca in sljude v fini, prepleteni strukturi. Ta mikrostruktura in ne katera koli posamezna lastnost je tisto, zaradi česar je uporaben kot material za obdelovalne stroje. Štiri lastnosti se pojavljajo v skoraj vsaki razpravi o specifikaciji.
Toplotna stabilnost
Črni granit ima običajno koeficient linearne toplotne razteznosti od 5 do 7 × 10⁻⁶ na kelvin v primerjavi s približno 11 do 12 × 10⁻⁶ /K za lito železo, približno 12 × 10⁻⁶ /K za jeklo in približno 23 × 10⁻⁶ /K za aluminij. En{11}}metrski granitni žarek torej zraste za približno 5 do 7 µm na kelvin, medtem ko litoželezni žarek zraste za približno 11 do 12 µm. Granit tudi počasi prevaja toploto, približno 2,5 do 3,5 W/(m·K) v primerjavi s 45 do 55 W/(m·K) za lito železo, zato se vroča točka motorja ali pogona širi postopoma. Gradbeniki to preverijo glede na referenco ISO 1 20 stopinj s toplotnimi preskusi, kot je ISO 230-3.
Dušenje vibracij
Objavljene modalne analize običajno poročajo o razmerjih dušenja granita od približno 0,006 do 0,02 v primerjavi s približno 0,001 do 0,005 za varjeno jeklo in lito železo, čeprav je izmerjena vrednost vedno odvisna od spojev in nosilcev. Vibracija, ki prečka granitni odsek, razprši energijo na stotine kristalnih mej na centimeter. Prednost je krajši čas umirjanja: ko se linearni motor ustavi, okvir zazvoni in servo ne more natančno meriti ali rezati, dokler ne pojenja, večje dušenje pa omogoča, da se to zgodi prej, kar omogoča hitrejše skeniranje in manjšo pasovno širino servo. Monolitna granitna podlaga tudi nima vijačnih spojev ali zvarov, ki so običajno največji vir izgub zaradi dušenja in mikro-zdrsa.
Ne-magnetno in električno izolativno
Granit dejansko ni-magneten, zato linearni motor, magnetni ležaj, elektronski stolpec ali vir ionskega žarka vidi osnovo kot prozorno, medtem ko bi jeklo ali lito železo popačila polje in dodala-izgube vrtinčnega toka. Je tudi dober električni izolator brez poti-blodečega toka in brez krožečih vrtinčnih tokov, kar poenostavlja ozemljitev in zaščito. Kjer je potrebna prevodna podloga za ozemljitev ali zračni ležaj, se v kamen vstavijo navojni vstavki ali ploščice.
Odpornost proti koroziji in stabilnost površine
Granit ne rjavi in nanj ne vplivajo-hladilna in čistilna sredstva na osnovi vode, zato ne potrebuje barve ali prevleke, da bi luščil ali onesnažil proces; fluorovodikova kislina je edina izjema, ki se ji je treba izogibati. Dokončana, očiščena granitna površina ne oddaja delcev in ima zelo nizko sproščanje plinov, kar ustreza čistim prostorom ISO 14644, gost črni granit pa običajno absorbira manj kot 0,1 odstotka vode. Geološko staran kamen prav tako ohranja svojo geometrijo brez umetnih ciklov staranja, ki jih zahtevajo ulitki.
Togost in veliki monolitni deli
Youngov modul granita, približno 40 do 70 GPa, je nižji kot pri kovinah, zato granitne komponente uporabljajo globlje dele in rebra, da dosežejo enako statično togost. Povratek je ugodno razmerje med togostjo-in-težo v primerjavi z litino in zmožnost izdelave zelo velikih posameznih kosov brez lukenj, poroznosti pri krčenju in preostale napetosti, ki omejujejo velike ulitke.
Granit v primerjavi z drugimi osnovnimi materiali stroja
Tabela primerja materiale, ki se najpogosteje upoštevajo pri konstrukcijah preciznih strojev. Vrednosti so tipični inženirski razponi iz priročnikov o materialih in podatkov o dobaviteljih; številka za vsak granit je odvisna od njegove sestave in kamnoloma, za kovine pa od stopnje.
| Material | Gostota (kg/m³) | Linearna ekspanzija (10⁻⁶/K) | Toplotna prevodnost (W/m·K) | Youngov modul (GPa) | Dušenje | Magnetna | Premaz |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Črni granit | ~2,900–3,100 | 5–7 | 2.5–3.5 | 40–70 | visoko | Ni-magnetno | Noben |
| Siva litina | ~7,200 | 11–12 | 45–55 | 90–140 | Zmerno | Feromagnetna | Barva |
| Varjeno jeklo | ~7,850 | 11–13 | 45–50 | ~200 | Nizka | Feromagnetna | Barva |
| Aluminij | ~2,700 | ~23 | ~200 | ~70 | Nizka | Ni-magnetno | anodizirati |
| Polimerni beton | ~2,200–2,400 | 10–20 | ~1.7 | 20–40 | Zelo visoko | Ni-magnetno | Zapečatena |
| Tehnična keramika | ~3,700 | 7–8 | ~25 | ~300 | Nizka | Ni-magnetno | Inerten |
Noben stolpec ne odloča o izbiri. Polimerbeton se dobro vlaži in oblikuje geometrijo, vendar ga ni mogoče ponovno -obdelati do stopnje ravnosti. Keramika je toga in stabilna, vendar draga in krhka v velikih delih. Lito železo ustreza kompleksnim rebrastim oblikam v prostornini, kjer magnetizem ni zaskrbljujoč. Granit zmaga na sredini, ki jo zaseda večina polprevodniške, meroslovne in laserske opreme: velika velikost, zmerna obremenitev, visoka geometrijska stabilnost in stroge zahteve glede vibracij, magnetizma in čistoče.
Kjer se uporabljajo granitne podlage
Polprevodniška in ploska oprema
Plošče za rezine, ploščadi za ravnanje z maskami, inšpekcijske vpenjalne glave in okvirji za lepljenje potrebujejo referenčno ravnino, ki se ne premika ali kontaminira, zato je granit določen zaradi nizke ekspanzije, brez odvajanja delcev in brez magnetnih motenj okoli elektronske optike in magnetronskih virov. Avtomatski optični pregled ga uporablja za transportno ploščo in portal kamere, kjer je fokus odvisen od vzdrževanja delovne razdalje na nekaj mikrometrov po polju.
Koordinatni merilni stroji in meroslovje
CMM osnovne plošče, vodila, stebri in mostovi so klasične granitne aplikacije. Meroslovni CMM je zgrajen na granitni podlagi z granitnim ali keramičnim vodilom, njegova natančnost pa predvideva prostor blizu 20 stopinj na izoliranem temelju. Dobaviteljigranitne podlage za CMMin komponente merilnih strojev delujejo v razredih ravnosti po DIN 876 ali ISO 8512-2.
Laserski sistemi
Lasersko rezanje, označevanje, mikro{0}}vrtanje in interferometrija koristijo strukturi, ki absorbira reakcijske sile hitrih osi. Granitna platforma zmanjša amplitudo vzbujanja okvirja in skrajša čas poravnave pred naslednjim prehodom, izboljša kakovost robov na tankih materialih in ponovljivost v laserskem meroslovju.
Stopnje z zračnimi ležaji in linearnimi motorji
Seznanjanje agranitni zračni ležajpovršina z direktnim-pogonskim linearnim motorjem je standardna arhitektura za vrhunske-stopnje skeniranja. Zračni ležaj potrebuje ravno, trdo, stabilno, ne-magnetno površino na velikem območju; prekrita granitna površina zagotavlja ravnost-in dolgoročno stabilnost, zračni film omogoča gibanje skoraj-brez trenja,-brez delcev, dušenje kamna pa duši vibracije, ki ostanejo. Takšne ploščadi se uporabljajo pri pregledovanju polprevodnikov, natančnem brušenju in slikanju ravnih plošč.
Kako je izdelana in preverjena granitna podlaga
Ustvarjanje natančne podlage se začne z izbiro kamna: gost, drobno{0}}zrnat črni granit, razrezan na preveliko velikost z velikimi mostnimi-žagalnimi in obdelovalnimi centri, včasih iz več-tonskih blokov, kot je prikazano zgoraj. Del se nato premakne skozi grobo brušenje, končno brušenje in ročno lepanje z vložki, tirnicami in dvižnimi točkami, nameščenimi pred končnim poravnavanjem.
Proizvodnja in pregled potekata v delavnici s-nadzorovano temperaturo blizu 20 stopinj z uravnavanjem vlažnosti, vibracije pa uravnavajo izolirani temelji; težka oprema za brušenje je pogosto nameščena na ločenih temeljih ali v jarkih, ki omejujejo-prenos vibracij v tleh. Ploskost se preveri z elektronskimi nivoji, avtokolimatorji ali laserskimi interferometri in zabeleži v poročilu, v katerem so navedeni referenčni standard, merilna temperatura in uporabljene podporne točke.
Kako določiti granitno podlago za vaš stroj
Specifikacija, ki dobavitelju omogoča natančno ponudbo, običajno zajema te točke.
| Postavka specifikacije | Kaj navesti |
|---|---|
| Geometrija | Celotna ovojnica, podrobnosti rebra ali žepa in katere površine so funkcionalne referenčne ploskve |
| Ploskost in naravnost | Zahtevana stopnja in standard, na podlagi katerega je opredeljena, na primer DIN 876 stopnja 00 ali ISO 8512-2 |
| Material | Vrsta in barva granita, ciljna gostota, največja vpojnost vode |
| Vložki in vmesniki | Velikost navoja, material in položaj vložkov; podloge za pritrditev na tirnice; ozemljitvene točke |
| Obremenitve in podpora | Statične in dinamične obremenitve, pritrdilne točke in tri{0}}razporeditev podpore |
| okolje | Območje delovne temperature, izpostavljenost čistemu prostoru ali vakuumu, stik s hladilno tekočino |
| Dokumentacija | Vsebina poročila o pregledu, karta ravnosti, sledljivost merilnih instrumentov |
Pogosta vprašanja
Ali granit res bolje duši vibracije kot lito železo?
Da, dosledno v objavljenih modalnih študijah, čeprav je dejavnik odvisen od strukture in njenih spojev. Prijavljena razmerja granita so približno 0,006 do 0,02 proti 0,001 do 0,005 za lito železo in varjeno jeklo, kar omogoča hitrejše usedanje in manj zvonjenja v delovnem območju.
Ali je granit magneten in ali bo motil linearni motor?
Precizni granit dejansko ni-magneten, zato ne privlači motornih magnetov ali izkrivlja polja stolpca elektronov ali ionov. V nekaterih kamnih so lahko prisotni magnetni minerali v sledovih, zato je treba navesti zahtevo za preverjen nizek magnetni odziv in jo podpreti s testnimi dokazi.
Koliko se granitna podlaga giblje s temperaturo?
Načrtujte približno 5 do 7 µm rasti na meter na kelvin za črni granit, v primerjavi s približno 11 do 12 µm za lito železo in približno 23 µm za aluminij; vrednost se spreminja glede na sestavo, zato navedite največji koeficient, ki ga boste sprejeli, in zahtevajte potrdilo o materialu. Počasno prevajanje toplote pomaga toplotnemu sistemu reagirati, vendar ne odpravi potrebe po stabilnem prostoru.
Ali je mogoče granitno podlago uporabiti v čisti sobi?
ja Dokončana, očiščena granitna površina ne oddaja delcev, ne potrebuje luščenja in ima zelo nizko izločanje plinov, kar ustreza območjem ISO 14644. Za vakuumsko ali plazma storitev potrdite poseben postopek čiščenja in tesnjenja pri dobavitelju, ker se zahteve med uporabo v čistih prostorih in vakuumom razlikujejo.
Kakšno velikost granitne podlage je mogoče izdelati?
Granitne-komponente iz enega kosa presegajo tisto, kar je praktično, kot so ulitki ali zvarjeni deli. UNPARALLELED izdeluje granitne komponente do 20.000 mm dolge z zmogljivostjo okoli 100 ton, kar omogoča celotno podnožje, portalno ali tirno posteljo kot en monoliten kos namesto več privijačenih odsekov.
Zahtevajte ponudbo ali pregled specifikacij
Če načrtujete oder, okvir merilnega stroja ali lasersko ploščad in želite vedeti, ali je granit prava struktura, nam pošljite risbo in cilje glede zmogljivosti. Neprimerljive zalogegranitne komponente za polprevodniško opremo, granitne podlage za CMM in merilne stroje, granitne zračne nosilne ploščadiingranitne podlage za laserske stroje, ki dela od izbire surovega kamna prek strojne obdelave, ročnega lepanja, nameščanja vložkov in sledljivega pregleda ravnosti.
Zahtevajte ponudbo in vrnili vam bomo predlog s priporočenim razredom granita, dosegljivo ravnostjo, postavitvijo vložka in dokumentacijo o pregledu. Zaprosite lahko tudi za predlogo specifikacijskega lista, ki navaja vložke, ki jih potrebujemo za ceno baze po meri, in prosimo, da vključite ciljno stopnjo ravnosti, delovno okolje, obremenitve in ureditev namestitve, tako da se ponudba ujema z negotovostjo, ki jo zahteva vaša aplikacija.