În industrie s-au format rute de procesare relativ mature pentru platformele convenționale de referință plate din granit. Cu toate acestea, atunci când componentele sunt integrate cu caneluri de formă specială și găuri adânci de precizie, dificultatea de procesare crește exponențial. Astfel de structuri sunt aplicate pe scară largă în bazele de motoare liniare, substraturi cu aer, instrumente de inspecție a semiconductoarelor, cadre de echipamente perovskite și alte scenarii. În loc de simpla lepare a suprafeței, acestea necesită considerații cuprinzătoare în tăierea pietrei, controlul tensiunii, toleranța geometrică și adaptarea asamblarii. Acesta a fost de multă vreme accentul tehnologic pe care UNPARALLELED Group îl abordează în continuare în domeniul componentelor de granit de ultraprecizie.
1. Dezechilibru local de stres indus de tulburări de tăiere, predispus la deformare parțială
Granitul este un material cristalin fragil, diferit de metalele care permit tăierea plasticului. La prelucrarea canelurilor cu formă specială și a găurilor adânci, uneltele de tăiere îndepărtează continuu cristalele de piatră, iar stresul de tăiere se acumulează în jurul pereților canelurilor și deschiderilor găurilor. Tensiunea generată în prelucrarea simplă plană tinde să fie uniformă, în timp ce colțurile contururilor de formă specială și deschiderile de găuri ale găurilor adânci sunt foarte susceptibile la concentrarea tensiunilor. Parametrii de tăiere incorecți vor declanșa o eliberare lentă a tensiunii după prelucrare, ceea ce duce la înclinarea spre interior a pereților canelurilor și deformarea la deschiderile găurilor, ceea ce dăunează direct planului de referință principal.
Mulți producători completează canelarea și găurirea dintr-o singură mișcare înainte de lepuire, ignorând concentrarea tensiunilor cauzate de structurile cu forme speciale. Produsele finite trec inspecția la livrare, dar deformarea la nivel de microni apare în jurul canelurilor și găurilor după plasare sau ciclul de temperatură. Acest lucru duce la blocarea sau abaterea de poziționare în timpul asamblarii ulterioare a lagărelor de aer și a manșoanelor din oțel. UNPARALLELED Group adoptă o schemă de procesare în etape. Canelarea brută și găurirea sunt urmate de o plasare statică separată de îmbătrânire pentru a elibera solicitarea locală de tăiere înainte de semifinisare. Acest lucru previne acumularea de tensiuni cauzate de toleranța mare de tăiere într-o singură trecere și atenuează riscurile de deformare de la sursă.
2. Control legat de toleranță pentru caracteristicile geometrice ale pereților canelurilor, pereților interiori cu găuri adânci și planului de referință
Piesele plate necesită doar controlul planeității, în timp ce canelurile cu forme speciale și găurile adânci sunt caracteristici 3D. Perpendicularitatea pereților laterali ai canelurii, uniformitatea lățimii canelurii, coaxialitatea găurilor adânci și precizia pozițională a distanțelor găurilor trebuie să mențină o legătură strictă cu planul de referință principal al componentei. Granitul are duritate mare și rezistență mare la măcinare. Cu cât gaura este mai adâncă și cu cât canelura cu formă specială este mai lungă, cu atât este mai lungă scula. Este greu de evitat zgomotul sculei în timpul prelucrării. Micile vibrații ale sculei vor crea ondulații pe pereții canelurilor și conice pe pereții interiori ai găurilor adânci, provocând defecte precum partea superioară mai lată și mai îngustă pe partea inferioară sau pereții laterali înclinați.
În special pentru paturile de granit de dimensiuni mari, cu caneluri de formă specială care se întind pe câțiva metri, deformarea minoră cauzată de greutatea proprie a piesei de prelucrat în timpul procesării va amplifica și mai mult erorile de dreptate ale canelurilor. Înainte de prelucrare, UNPARALLELED efectuează predicții de simulare combinate cu aspectul suportului componentelor și ajustează pozițiile dispozitivului de fixare. Instrumentele de metrologie multicanal sunt utilizate pe parcursul prelucrării pentru a monitoriza relațiile geometrice dintre caneluri, găuri și reperul principal în timp real, mai degrabă decât efectuarea unei inspecții unice după prelucrare. Acest lucru garantează benchmark-uri unificate pentru mai multe caracteristici pentru a îndeplini cerințele de asamblare pentru platformele de mișcare CMM și XY.
3. Îndepărtarea slabă a așchiilor, probabil să declanșeze ciobirea cristalelor și deteriorarea subterană
Prelucrarea metalelor folosește fluid de tăiere pentru a îndepărta așchiile de metal, în timp ce prelucrarea granitului generează praf abraziv cristalin dur. În interiorul canelurilor înguste cu formă specială și găurilor adânci, așchiile sunt greu de evacuat. Resturile abrazive prinse zgârie în mod repetat pereții canelurilor și orificiile dintre sculele de tăiere și suprafețele interioare din piatră. Odată ce piatra fragilă este lovită și frecată în mod repetat de resturi, ciobirea și decojirea cristalelor apar cu ușurință la colțuri. Unele defecte de ciobire sunt invizibile cu ochiul liber și aparțin micro-deteriorării subterane. Ele nu apar pe termen scurt, ci se extind treptat sub cicluri de temperatură și vibrații, subminând stabilitatea de funcționare pe termen lung a componentelor.
UNPARALLELED Group optimizează schemele de răcire și purjare. Canalele de purjare direcționate sunt proiectate pentru colțurile canelurilor cu formă specială și fundul găurilor adânci pentru a descărca pulberea de piatră și așchiile în timp util. Între timp, permisiunea de tăiere a fiecărei treceri este redusă pas cu pas pentru a evita crăparea cristalului. Tehnicienii seniori de șlefuire efectuează finisare cu pasivizare țintită pentru marginile canelurilor și găurilor pentru a elimina crestăturile microscopice și pentru a păstra integritatea structurală.
4. Deformarea interfațală nepotrivită după ansamblul inserției pentru găuri și caneluri
Cele mai multe găuri adânci necesită manșoane din oțel presat și manșoane pentru știfturi, în timp ce plăcile de bază ale șinei de ghidare și piesele de etanșare sunt adesea încorporate în caneluri cu forme speciale. Inserțiile de granit și metal diferă foarte mult în ceea ce privește caracteristicile de dilatare termică. Prelucrarea obișnuită asigură doar dimensiunile geometrice ale găurilor și canelurilor, ignorând diferențele de deformare dintre cele două materiale sub fluctuația temperaturii după asamblare. Când temperatura se schimbă, inserțiile metalice se extind și se contractă mai drastic, strângând continuu pereții orificiilor sau suprafețele interioare ale canelurilor și trăgând substraturile de granit pentru a declanșa deformarea locală a planurilor de referință.
Logica de proces a UNPARALLELED este următoarea: după prelucrarea brută a găurilor și canelurilor și stabilizarea tensiunii prin îmbătrânire, este implementată presarea inserției. După asamblare, așezarea statică este efectuată din nou pentru a elibera stresul interfacial, iar după aceea se efectuează șlefuirea finală de ultra-precizie. Această secvență permite eliberarea în avans a stresului interfacial dintre inserții și piatră și previne deformarea de tragere interfațală indusă de variația temperaturii după livrarea produsului, asigurând funcționarea stabilă pe termen lung a echipamentelor de inspecție optică și semiconductoare.
5. Amortizarea neuniformă a vibrațiilor cu coexistența mai multor caracteristici
Canelurile cu forme speciale și găurile adânci modifică distribuția generală a rigidității componentelor din granit. Îndepărtarea materialului în regiunile canelate reduce rigiditatea locală. Caracteristicile de atenuare a vibrațiilor diferă între zonele solide și regiunile canelate de pe aceeași bază. Micro-vibrațiile generate de motoare și motoarele liniare în timpul funcționării echipamentului continuă să oscileze în zonele canelate cu rigiditate slabă, ceea ce duce la sărituri ale datelor de măsurare și dăunând preciziei dinamice a rulmenților de aer și a sistemelor de inspecție optică.
După terminare, UNPARALLELED efectuează teste de excitație în mai multe puncte pe regiuni solide, zone din jurul canelurilor cu forme speciale și aproape de găuri adânci pentru a evalua consistența amortizării întregului domeniu și a diferențelor de vibrații cauzate de modificările structurale. Alocația de prelucrare locală va fi ajustată atunci când este necesar pentru a echilibra rigiditatea generală și pentru a garanta repetabilitatea măsurării dinamice a platformelor de inspecție AOI și laser.
6. Dificultate mare de inspecție: instrumentele convenționale de măsurare nu pot acoperi caracteristicile interne
Părțile plate pot fi scanate direct folosind plat-uri optice și interferometre laser. Cu toate acestea, pereții interiori ai găurilor adânci și părțile interioare ale canelurilor cu formă specială sunt caracteristici ascunse care sunt greu de atins cu instrumentele obișnuite de măsurare. Rectitudinea, rugozitatea și deformarea microscopică la fundul găurilor și colțurile canelurilor nu pot fi măsurate direct. Mulți producători inspectează doar suprafața de referință superioară a componentelor, fără a verifica complet caracteristicile canelurii interne și ale orificiilor. Defectele ascunse de conicitate și ondulație curg direct în procedurile ulterioare de asamblare și sunt descoperite doar în timpul punerii în funcțiune la șantierul clienților, aducând costuri de reluare extrem de mari.
Echipat cu o suită completă de instrumente de metrologie de ultimă generație, inclusiv germanul Mahr, elvețianul WYLER și britanicul Renishaw, UNPARALLELED adoptă dispozitive de inspecție personalizate pentru a efectua măsurători în punct fix pentru pereții interiori ai găurilor adânci și colțurilor canelurilor cu forme speciale. Toate instrumentele de măsurare sunt urmăribile la institutele de metrologie provinciale și naționale, respectând DIN, ASME, JIS și alte standarde internaționale de metrologie pentru a asigura o precizie controlabilă a caracteristicilor interne ascunse.
Concluzie
Provocările de prelucrare ale canelurilor cu forme speciale și ale găurilor adânci nu constă doar în duritatea ridicată și dificultatea de tăiere a pietrei, ci și în aceea că modificările structurale modifică câmpul tensiunilor materialului și distribuția rigidității, declanșând provocări în cascadă în toleranța geometrică, adaptarea asamblarii și stabilitatea dinamică. Simpla copiere a tehnologiei de procesare a granitului plat va lăsa inevitabil riscuri ascunse pentru precizie pe termen lung.
În calitate de producător de componente de ultra-precizie, care deține certificări ISO cu sistem triplu, certificare CE și peste 20 de mărci comerciale și brevete internaționale, UNPARALLELED Group aderă la politica de calitate „Afacerea de precizie nu poate fi prea exigentă”. În prelucrarea componentelor de granit cu structuri cu forme speciale, compania depășește o serie de dificultăți de proces aduse de prelucrarea canelurilor și găurilor prin prelucrare separată în timp, îmbătrânire gradată și control metrologic în mai multe regiuni, furnizând baze de granit de înaltă stabilitate pentru clienții globali de semiconductori, laser de precizie și echipamente de metrologie.