คู่มือการอัพเกรดฐานเครื่องหมายเลเซอร์: การเปรียบเทียบการลดทอนความแม่นยำระหว่างหินแกรนิตและเหล็กหล่อในการประมวลผลระดับพิโกวินาที

ในสถานการณ์การประมวลผลความแม่นยำสูงของเครื่องหมายเลเซอร์ระดับพิกโควินาที ฐานซึ่งเป็นส่วนประกอบรองรับแกนกลางของอุปกรณ์ การเลือกวัสดุจะกำหนดความเสถียรของความแม่นยำในการประมวลผลโดยตรง หินแกรนิตและเหล็กหล่อเป็นวัสดุทั่วไปสองชนิดสำหรับการผลิตฐาน บทความนี้จะเปรียบเทียบจากแง่มุมต่างๆ เช่น คุณสมบัติทางกายภาพ หลักการของการลดทอนความแม่นยำ และข้อมูลการใช้งานจริง โดยให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการอัพเกรดอุปกรณ์
I. ความแตกต่างของคุณสมบัติของวัสดุ: ตรรกะพื้นฐานของประสิทธิภาพความแม่นยำ
หินแกรนิตเป็นหินอัคนีธรรมชาติที่เกิดจากการตกผลึกอย่างใกล้ชิดของแร่ธาตุ เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ภายใน หินแกรนิตมีลักษณะโครงสร้างหนาแน่นและมีความแข็งสูง โดยทั่วไปความหนาแน่นจะอยู่ระหว่าง 2.7 ถึง 3.1g/cm³ และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำมาก ประมาณ (4-8) ×10⁻⁶/℃ ซึ่งสามารถต้านทานอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่อความแม่นยำของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเอกลักษณ์ของหินแกรนิตยังทำให้หินแกรนิตมีประสิทธิภาพในการหน่วงการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยม ช่วยให้ดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนจากภายนอกได้อย่างรวดเร็วและลดการรบกวนของการสั่นสะเทือนต่อความแม่นยำในการประมวลผล
เหล็กหล่อเป็นวัสดุอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมที่มีความหนาแน่นประมาณ 7.86 กรัม/ซม.³ มีความแข็งแรงอัดสูง แต่ร้อน
ค่าการขยายตัว (ประมาณ 12×10⁻⁶/℃) สูงกว่าหินแกรนิต 1.5-3 เท่า นอกจากนี้ ยังมีโครงสร้างกราไฟต์เกล็ดอยู่ภายในเหล็กหล่อ เมื่อใช้งานเป็นเวลานาน โครงสร้างเหล่านี้อาจทำให้เกิดความเค้นสะสม ส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของวัสดุ และทำให้ความแม่นยำลดลงในภายหลัง

Ii. กลไกการลดทอนความแม่นยำในการตัดเฉือนระดับพิกโควินาที
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ระดับ Picosecond มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความเสถียรของสิ่งแวดล้อม การเสียรูปเพียงเล็กน้อยของวัสดุฐานจะขยายผลการประมวลผล ความผันผวนของอุณหภูมิ การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ ความเหนื่อยล้าภายใต้ภาระงานระยะยาว ฯลฯ ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การลดทอนความแม่นยำ
เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของหินแกรนิตจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ค่อนข้างสูงของเหล็กหล่อจะทำให้ฐานเกิดการเสียรูปซึ่งยากต่อการตรวจจับด้วยตาเปล่า การเสียรูปนี้จะส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพของเส้นทางแสงเลเซอร์และทำให้ตำแหน่งการทำเครื่องหมายเปลี่ยนไป ในแง่ของการสั่นสะเทือน คุณสมบัติการหน่วงสูงของหินแกรนิตสามารถลดการสั่นสะเทือน 100Hz ได้ภายใน 0.12 วินาที ในขณะที่เหล็กหล่อต้องใช้เวลา 0.9 วินาที ภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนความถี่สูง ความแม่นยำในการประมวลผลของอุปกรณ์ที่มีฐานเหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดความผันผวนได้มากกว่า
Iii. การเปรียบเทียบข้อมูลการลดทอนความแม่นยำ
ตามการทดสอบของสถาบันระดับมืออาชีพ ในระหว่างการทำงานทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์พิโควินาทีต่อเนื่อง 8 ชั่วโมง การลดทอนความแม่นยำในการวางตำแหน่งแกน XY ของอุปกรณ์ที่มีฐานหินแกรนิตอยู่ภายใน ±0.5μm การลดทอนความแม่นยำของอุปกรณ์ฐานเหล็กหล่อถึง ±3μm โดยมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ในสภาพแวดล้อมจำลองที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 5℃ ข้อผิดพลาดในการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของอุปกรณ์ฐานหินแกรนิตอยู่ที่ + 0.8μm เท่านั้น ในขณะที่ข้อผิดพลาดในการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของอุปกรณ์ฐานเหล็กหล่อสูงถึง + 12μm
นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาจากการใช้งานในระยะยาว อัตราการตัดสินใจผิดพลาดของฐานหินแกรนิตอยู่ที่เพียง 0.03% ในขณะที่อัตราการตัดสินใจผิดพลาดของฐานเหล็กหล่อสูงถึง 0.5% เนื่องจากปัญหาเสถียรภาพของโครงสร้าง ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าภายใต้ข้อกำหนดความแม่นยำสูงของการประมวลผลระดับพิโควินาที ข้อได้เปรียบด้านเสถียรภาพของฐานหินแกรนิตมีความสำคัญ
Iv. ข้อเสนอแนะการอัพเกรดและการใช้งานจริง
สำหรับองค์กรที่แสวงหาความแม่นยำในการประมวลผลขั้นสูงสุด การอัปเกรดฐานเหล็กหล่อเป็นฐานหินแกรนิตเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ในระหว่างกระบวนการอัปเกรด ควรใส่ใจกับความแม่นยำในการประมวลผลของฐานหินแกรนิตเพื่อให้แน่ใจว่าความเรียบของพื้นผิวตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ในเวลาเดียวกัน เมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์เสริม เช่น ระบบแยกการสั่นสะเทือนด้วยอากาศลอยตัว ประสิทธิภาพการป้องกันการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ก็ได้รับการปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้น
ปัจจุบัน เครื่องทำเครื่องหมายเลเซอร์ที่มีฐานเป็นหินแกรนิตได้รับการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์และการประมวลผลส่วนประกอบออปติกที่มีความแม่นยำ ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตและประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น หลังจากผู้ผลิตส่วนประกอบออปติกบางรายอัปเกรดอุปกรณ์ฐานเหล็กหล่อ อัตราการรับรองความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ก็เพิ่มขึ้นจาก 82% เป็น 97% และประสิทธิภาพการผลิตก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก
โดยสรุปแล้ว ในการอัพเกรดพื้นฐานของเครื่องทำเครื่องหมายเลเซอร์ระดับพิกโควินาที หินแกรนิตซึ่งมีเสถียรภาพทางความร้อนที่โดดเด่น ประสิทธิภาพการหน่วงสูง และความสามารถในการรักษาความแม่นยำในระยะยาว ได้กลายมาเป็นตัวเลือกในอุดมคติที่เหนือกว่าเหล็กหล่อ องค์กรสามารถเลือกวัสดุพื้นฐานได้อย่างเหมาะสมโดยพิจารณาจากความต้องการในการประมวลผลและงบประมาณของตนเอง เพื่ออัพเกรดประสิทธิภาพของอุปกรณ์อย่างครอบคลุม