У над-точному виробництві якість руху визначає все.
Машина може мати розширене програмне забезпечення, високоякісні-мотори та дорогі датчики, але якщо сама система руху нестабільна, справжня точність стає неможливою.
Саме тому системи повітряних підшипників стають все більш важливими в таких галузях промисловості, як:
Виробництво напівпровідників
Оптичний огляд
Прецизійна метрологія
Лазерна обробка
Аерокосмічні вимірювання
Перевірка вафель
Високо{0}}системи сканування
Порівняно з традиційними механічними напрямними системами, повітряні підшипники можуть досягати руху майже без тертя з надзвичайно високою повторюваністю та плавністю.
Але багато людей не помічають одну річ:
Система повітряних підшипників настільки ж стабільна, як і фундамент під нею.
І в багатьох високоточних-системах цією основою є граніт.
Що таке направляюча система повітряних підшипників?
У системі напрямних повітряних підшипників використовується тонкий шар повітря під тиском для створення без{0}}контактного руху між рухомими компонентами.
Замість кульок, що котяться, або механічних контактних поверхонь, рухомий стіл «плаває» на мікроскопічній повітряній плівці.
Це створює кілька основних переваг:
Майже нульове тертя
Без механічного зносу
Надзвичайно плавний рух
Висока повторюваність позиціонування
Мінімальна вібрація
Знижене виділення тепла
Для над-точних програм це критично важливо.
Навіть незначне ковзання-від звичайних підшипників може вплинути на:
Якість оптичного зображення
Точність траєкторії лазера
Повторюваність вимірювань
Точність позиціонування напівпровідника
Повітряні підшипники усувають більшу частину цих механічних перешкод.
Чому традиційні механічні напрямні досягають своїх меж
Традиційні лінійні напрямні добре підходять для багатьох промислових застосувань.
Але коли машини переходять на мікронний-рівень або нанометровий-рівень точності, звичайні системи починають демонструвати обмеження.
Поширені проблеми включають:
Механічне тертя
Носитися з часом
Нестабільність змащення
Термічна деформація
Передача вібрації
Гістерезис позиціонування
На вищих швидкостях і більш жорстких допусках ці проблеми стають дедалі помітнішими.
Наприклад:
У обладнанні для перевірки напівпровідників навіть мікроскопічна вібрація може вплинути на якість зображення.
У лазерних системах нестабільний рух може вплинути на позиціонування променя.
У прецизійній метрології невеликі невідповідності руху безпосередньо впливають на надійність вимірювань.
Ось чому все більше виробників переходять на платформи з повітряними підшипниками.
Чому граніт використовується під повітряними підшипниками
Це одне з найважливіших проектних рішень у над-точному машинобудуванні.
Повітряні підшипники потребують надзвичайно стабільної та над-пласкої опорної поверхні.
А граніт забезпечує саме це.
У порівнянні зі сталевими або зварними машинними конструкціями прецизійний граніт пропонує:
Чудове гасіння вібрації
Відмінна термічна стабільність
Висока жорсткість
Тривала -постійність розмірів
Не{0}}корозійні властивості
Не{0}}магнітна поведінка
Найголовніше:
Граніт надзвичайно добре зберігає рівність протягом тривалого часу.
Це критично, оскільки повітряна плівка всередині системи повітряних підшипників неймовірно тонка.
Дуже невеликі відхилення поверхні можуть вплинути на:
Стабільність повітряного зазору
Плавність руху
Точність прямолінійності
Повторюваність
У практичній інженерії сам граніт стає частиною системи керування рухом.
Плавний рух починається з точності поверхні
Багато клієнтів зосереджуються на двигунах, кодувальниках і програмному забезпеченні.
Але досвідчені інженери знають:
Якість поверхні під повітряним підшипником часто важливіша.
Якщо гранітна напрямна поверхня містить:
Помилка площинності
Відхилення паралельності
Хвилястість поверхні
Термічна нестійкість
продуктивність повітряного підшипника негайно страждає.
Це може спричинити:
Коливання руху
Знижена точність позиціонування
Нестійкість повітряної плівки
Вібрація під час подорожі
Невідповідність вимірювань
Ось чому прецизійні гранітні напрямні повинні бути виготовлені з надзвичайно жорсткими допусками.
У деяких над-прецизійних системах вимоги до площинності можуть досягати суб-мікронного рівня.
Граніт також вирішує проблеми вібрації
Однією з головних переваг граніту є гасіння вібрацій.
Металеві конструкції легше переносять вібрацію.
Граніт природно поглинає та розсіює енергію вібрації набагато краще, ніж багато металевих матеріалів.
Це стає надзвичайно важливим у:
Високо{0}}системи сканування
Оптичне вимірювальне обладнання
Напівпровідникові ступені
Системи лазерної обробки
Платформи для точної обробки зображень
Навіть незначна вібрація в навколишньому середовищі від механізмів поблизу або руху підлоги може вплинути на точність руху.
Правильно спроектована гранітна конструкція допомагає ізолювати ці перешкоди до того, як вони досягнуть стадії точності.
Термічна стабільність є більшою проблемою, ніж більшість людей думають
Перепади температури є однією з найбільших прихованих проблем у системах точного руху.
Метал відносно швидко розширюється і стискається під впливом температурних коливань.
Граніт поводиться набагато стабільніше.
У реальних заводських умовах машини часто працюють безперервно протягом довгих годин. Тепло, що виділяється двигунами, електронікою та навколишнім обладнанням, може поступово деформувати конструкції машини.
Навіть термічна деформація на мікронному-рівні може спричинити серйозні помилки позиціонування в над-прецизійних програмах.
Низьке теплове розширення граніту допомагає підтримувати:
Прямолінійність руху
Геометрична стійкість
Послідовність позиціонування
Довгострокова повторюваність-
Це одна з причин, чому граніт активно використовується в напівпровідниковій та метрологічній промисловості.
Не весь граніт підходить для повітроносних систем
Це важлива реальність галузі.
Деякі постачальники використовують камінь низької -щільності або навіть мармур, щоб зменшити витрати.
Проблема полягає в тому, що -матеріал низької якості може мати:
Слабка внутрішня структура
Менша жорсткість
Більше вологопоглинання
Погана довгострокова -стабільність
Швидший знос
Для повітряних підшипникових систем якість матеріалу безпосередньо впливає на продуктивність.
У UNPARALLELED Group компанія використовує запатентований чорний граніт UNPARALLELED® із щільністю близько 3100 кг/м³, що забезпечує більшу стабільність конструкції та вібраційні властивості порівняно з багатьма стандартними гранітними матеріалами.
Граніт-вищої щільності покращує:
Конструкційна жорсткість
Стабільність поверхні
Динамічна поведінка руху
Тривале-збереження точності
Для над-прецизійних систем руху сам матеріал має величезне значення.
Виміряти граніт складніше, ніж обробити
Багато компаній можуть обробляти граніт.
Набагато менше людей можуть точно вимірювати над-поверхні напрямних.
У повітряних підшипникових системах можливість вимірювання є надзвичайно важливою.
Професійні виробники використовують передове метрологічне обладнання, таке як:
Лазерні інтерферометри
Електронні рівні
Прецизійні автоколіматори
Прилади шорсткості поверхні
Індикатори високої-роздільності
Простежуваність вимірювань не менш важлива.
У UNPARALLELED Group системи калібрування відстежуються офіційними метрологічними інститутами, що допомагає забезпечити послідовність і надійність для високо-точних застосувань.
Оскільки в над-точному машинобудуванні:
Якщо напрямну поверхню неможливо точно виміряти, її неможливо точно виготовити.
Кваліфікована ручна притирка все ще має значення
Навіть із вдосконаленими верстатами з ЧПК остаточна точність часто залежить від процесів обробки вручну.
Особливо в гранітних повітряних несучих напрямних.
Досвідчені техніки з притирки можуть виконати роботу з корекції мікрон-рівня, яка значно покращує:
площинність
прямолінійність
Консистенція поверхні
Поведінка повітряної плівки
Багато-виробників високоякісного граніту досі покладаються на техніків із десятиліттями досвіду ручної{1}}притирки.
У над-точному виробництві майстерність залишається надзвичайно важливою.
Типове застосування гранітних повітряних несучих систем
Сьогодні гранітні повітронесучі системи широко використовуються в:
Перевірка напівпровідникової пластини
Точна лазерна обробка
Системи AOI
Координатно-вимірювальні машини
Оптична метрологія
Промислове обладнання КТ
Системи рентгенівського контролю
Платформи прецизійного руху
Науково-дослідне обладнання
Оскільки виробничі допуски продовжують зменшуватися, попит на безконтактні та над-стабільні системи руху продовжує зростати.
Вибір правильного постачальника гранітних повітряних підшипників
Оцінюючи постачальника, клієнти повинні дивитися не тільки на можливості простої обробки.
Серед важливих питань:
Який граніт використовується?
Якої точності площинності можна досягти?
Чи вимірюється напрямна за допомогою передових систем метрології?
Чи можна простежити записи калібрування?
Чи розуміє постачальник інтеграцію повітряних підшипників?
Чи можуть вони підтримувати над-великі структури?
Чи контролюється температура виробничого середовища?
У високоточних-системах довгострокова-надійність важливіша за короткострокову-економію.
Заключні думки
Направляючі системи повітряних підшипників представляють один із найвищих рівнів технології точного руху, доступної сьогодні.
Але плавний рух не відбувається лише завдяки повітряному підшипнику.
Це відбувається завдяки стабільності, плоскості та жорсткості конструкції під ним.
Ось чому граніт став основою багатьох над-систем високоточного руху в усьому світі.
Оскільки промисловість продовжує рухатися до нанометрового-рівня виробництва, роль точного граніту в управлінні рухом ставатиме ще важливішою.
Оскільки в над-точному машинобудуванні стабільний рух завжди починається зі стабільної основи.