เทคนิคการขัดผิวด้วยมือและการวัดด้วยเลเซอร์: การบรรลุความเรียบระดับนาโนเมตรในการผลิตจำนวนมาก

เครื่องเจียรควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) สมัยใหม่เป็นสิ่งมหัศจรรย์ของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม อุปกรณ์เจียรขนาดใหญ่ เช่น เครื่องเจียรผิวงานหนักขนาด 6000 มม. สามารถประมวลผลพื้นผิวโลหะและอโลหะได้อย่างรวดเร็วและได้ความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ อย่างไรก็ตาม เมื่อข้อกำหนดต้องการความเรียบระดับนาโนเมตรในพื้นที่ขนาดใหญ่ การกลึงเชิงกลก็ถึงขีดจำกัดทางกายภาพ

การปรับแต่งชิ้นส่วนหินแกรนิต แผ่นพื้นผิว และขอบตรงให้มีความแม่นยำขั้นสูงสุดนั้น จำเป็นต้องอาศัยการผสมผสานระหว่างการรับรู้ทางประสาทสัมผัสของมนุษย์และการวัดด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตรี

ข้อจำกัดของการเจียรเชิงกล

แม้แต่เทคโนโลยีที่ล้ำหน้าที่สุดเครื่องเจียร CNCเครื่องจักรเหล่านี้มีข้อผิดพลาดทางกลไกโดยธรรมชาติ การเบี่ยงเบนของแกนหมุน การโก่งตัวของโครงสร้างโครงเครื่อง และความผันแปรของอุณหภูมิในระดับจุลภาคของสารหล่อเย็น ทำให้เกิดรูปแบบคลื่นเป็นวงจรบนชิ้นงานที่ผ่านการเจียระไน ร่องรอยทางกลไกเหล่านี้ทำให้เครื่องจักรมาตรฐานไม่สามารถก้าวข้ามขีดจำกัดระดับไมครอนย่อยในชิ้นส่วนขนาดใหญ่ได้

 

เพื่อให้ได้รูปทรงระดับนาโนเมตรที่แท้จริง ชิ้นส่วนนั้นจะต้องผ่านกระบวนการปรับแต่งด้วยมือแบบพิเศษ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการขัดเงาด้วยมือ (hand-lapping)

กระบวนการขัดด้วยมือ: การตอบสนองทางสัมผัสในระดับไมโคร

การขัดด้วยมือเป็นศิลปะเชิงกลเฉพาะทางที่ช่างผู้เชี่ยวชาญใช้สารขัดและบล็อกขัดแบบพิเศษเพื่อกำจัดวัสดุออกจากบริเวณที่นูนสูงบนพื้นผิวอย่างเลือกสรรพื้นผิวหินแกรนิต.

• ความแม่นยำในการรับรู้ทางสัมผัส: ช่างเทคนิคผู้เชี่ยวชาญมีประสาทสัมผัสที่ไวต่อการสัมผัส ซึ่งพัฒนามาจากการสั่งสมประสบการณ์ด้วยมือมานานหลายทศวรรษ พวกเขาสามารถตรวจจับความแตกต่างของพื้นผิวได้ถึงระดับไมโครเมตรหลักเดียว โดยการสัมผัสถึงแรงต้านและแรงเสียดทานของบล็อกขัดเงา

• การแก้ไขแบบวนซ้ำ: กระบวนการนี้เป็นแบบวนซ้ำอย่างเคร่งครัด ช่างเทคนิคจะขัดพื้นผิว ปล่อยให้วัสดุคงตัวทางความร้อน วัดความเรียบของพื้นผิวด้วยเครื่องมือวัดทางอิเล็กทรอนิกส์ และทำซ้ำกระบวนการจนกว่าจะได้ความเรียบตามเป้าหมาย

• ความเรียบระดับนาโนเมตร: ด้วยวิธีการแบบแมนนวลนี้ จุดที่นูนสูงจะถูกลดทอนลงอย่างต่อเนื่อง ทำให้แผ่นหินแกรนิตขนาดใหญ่มีพื้นผิวที่เรียบละเอียดถึงระดับนาโนเมตร ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำไม่ได้หากใช้เพียงล้อเจียรแบบอัตโนมัติเท่านั้น

การตรวจสอบความถูกต้องแม่นยำผ่านการวัดขั้นสูงและการตรวจสอบย้อนกลับ

ทักษะการใช้มือจะไม่เกิดผลหากปราศจากการตรวจสอบวัดอย่างแม่นยำ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของพื้นผิวที่ขัดด้วยมือ โรงงานผลิตจึงใช้เครื่องมือวัดขั้นสูงที่ได้รับการสอบเทียบตามมาตรฐานสากล

• การวัดด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตรี: ระบบต่างๆ เช่น เลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตรีของ Renishaw ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแผนที่แสดงข้อผิดพลาดเชิงเส้น เชิงมุม และความเรียบของรางนำทางและคานโครงสร้างในระยะทางไกล (สูงสุด 20 เมตร)

• การปรับระดับด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบดิฟเฟอเรนเชียล: มีการใช้ระดับอิเล็กทรอนิกส์ WYLER จากสวิตเซอร์แลนด์ในรูปแบบคู่ดิฟเฟอเรนเชียล เพื่อตรวจจับความเบี่ยงเบนเชิงมุมของการเอียงและการหมุนได้ละเอียดถึง 0.5 ไมโครเมตร

• การตรวจสอบลักษณะพื้นผิวระดับจุลภาค: เครื่องมือวัดระยะแบบหน้าปัด Mahr (ความละเอียด 0.5 ไมโครเมตร), เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบดิจิทัล Mitutoyo และเครื่องทดสอบความหยาบผิวที่มีความแม่นยำสูง ช่วยตรวจสอบว่าลักษณะพื้นผิวระดับจุลภาคของหินแกรนิตตรงตามข้อกำหนดของห้องปลอดเชื้อ

ความจำเป็นของการตรวจสอบย้อนกลับการสอบเทียบระดับชาติ

การวัดจะถือว่าถูกต้องก็ต่อเมื่อได้รับการตรวจสอบโดยบุคคลที่สามที่เป็นอิสระ เครื่องมือวัดระดับสูงทั้งหมดต้องมีใบรับรองการสอบเทียบที่ถูกต้องซึ่งออกโดยสถาบันระดับภูมิภาคที่ได้รับการรับรอง เช่น สถาบันมาตรวิทยาซานตง หรือสถาบันมาตรวิทยาจี่หนาน

ที่สำคัญคือ มาตรฐานอ้างอิงทุกตัวที่ใช้ในโรงงานจะต้องมีห่วงโซ่การตรวจสอบย้อนกลับที่ไม่ขาดตอนไปยังสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIM) ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่า เมื่อวิศวกรจัดซื้อจาก Apple, Samsung หรือ Bosch ตรวจสอบรายงานการตรวจสอบชิ้นส่วนหินแกรนิต ZHHIMG® ข้อมูลนั้นจะถูกต้องตามข้อตกลงด้านมาตรวิทยาระหว่างประเทศ