การประยุกต์ใช้การวัดหินแกรนิตอย่างแม่นยำ

เทคโนโลยีการวัดหินแกรนิต – แม่นยำถึงระดับไมครอน

หินแกรนิตตอบสนองความต้องการของเทคโนโลยีการวัดสมัยใหม่ในวิศวกรรมเครื่องกล ประสบการณ์ในการผลิตแท่นวัดและทดสอบ รวมถึงเครื่องวัดพิกัด แสดงให้เห็นว่าหินแกรนิตมีข้อได้เปรียบเหนือวัสดุแบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน เหตุผลมีดังนี้

การพัฒนาเทคโนโลยีการวัดในช่วงไม่กี่ปีและหลายทศวรรษที่ผ่านมายังคงน่าตื่นเต้นจนถึงปัจจุบัน ในตอนแรก วิธีการวัดแบบง่ายๆ เช่น กระดานวัด โต๊ะวัด โต๊ะทดสอบ ฯลฯ ก็เพียงพอแล้ว แต่เมื่อเวลาผ่านไป ข้อกำหนดด้านคุณภาพของผลิตภัณฑ์และความน่าเชื่อถือของกระบวนการก็เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ความแม่นยำในการวัดถูกกำหนดโดยรูปทรงเรขาคณิตพื้นฐานของแผ่นที่ใช้และความไม่แน่นอนในการวัดของหัววัดนั้นๆ อย่างไรก็ตาม งานวัดมีความซับซ้อนและมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น และผลลัพธ์ต้องแม่นยำมากขึ้น นี่คือจุดเริ่มต้นของมาตรวิทยาพิกัดเชิงพื้นที่

ความแม่นยำหมายถึงการลดอคติให้น้อยที่สุด
เครื่องวัดพิกัดสามมิติประกอบด้วยระบบกำหนดตำแหน่ง ระบบการวัดความละเอียดสูง เซ็นเซอร์สวิตชิ่งหรือเซ็นเซอร์วัด ระบบประเมินผล และซอฟต์แวร์วัด เพื่อให้ได้ความแม่นยำในการวัดสูง จำเป็นต้องลดความคลาดเคลื่อนในการวัดให้เหลือน้อยที่สุด

ความคลาดเคลื่อนในการวัดคือความแตกต่างระหว่างค่าที่แสดงโดยเครื่องมือวัดและค่าอ้างอิงจริงของปริมาณทางเรขาคณิต (มาตรฐานการสอบเทียบ) ความคลาดเคลื่อนในการวัดความยาว E0 ของเครื่องวัดพิกัด (CMM) สมัยใหม่คือ 0.3+L/1000µm (L คือความยาวที่วัดได้) การออกแบบอุปกรณ์วัด หัววัด วิธีการวัด ชิ้นงาน และผู้ใช้งาน ล้วนมีอิทธิพลอย่างมากต่อความคลาดเคลื่อนในการวัดความยาว การออกแบบเชิงกลเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลที่ดีที่สุดและยั่งยืนที่สุด

การประยุกต์ใช้หินแกรนิตในมาตรวิทยาเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการออกแบบเครื่องมือวัด หินแกรนิตเป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมสำหรับความต้องการสมัยใหม่ เพราะมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนด 4 ประการที่ทำให้ผลลัพธ์มีความแม่นยำมากขึ้น:

1. มีเสถียรภาพโดยธรรมชาติสูง
หินแกรนิตเป็นหินภูเขาไฟที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 3 อย่าง ได้แก่ ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และไมกา เกิดจากการตกผลึกของหินละลายในเปลือกโลก
หลังจาก “อายุ” มานานนับพันปี หินแกรนิตจะมีพื้นผิวที่สม่ำเสมอและไม่มีแรงกดทับภายใน ยกตัวอย่างเช่น อิมพาลามีอายุประมาณ 1.4 ล้านปี
หินแกรนิตมีความแข็งมาก โดยมีความแข็งอยู่ที่ 6 ตามมาตราโมห์ส และ 10 ตามมาตราความแข็ง
2. ทนต่ออุณหภูมิสูง
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะ หินแกรนิตจะมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำกว่า (ประมาณ 5µm/m*K) และมีอัตราการขยายตัวสัมบูรณ์ต่ำกว่า (เช่น เหล็ก α = 12µm/m*K)
ค่าการนำความร้อนต่ำของหินแกรนิต (3 W/m*K) ช่วยให้ตอบสนองต่อความผันผวนของอุณหภูมิได้ช้าเมื่อเทียบกับเหล็ก (42-50 W/m*K)
3. ผลการลดการสั่นสะเทือนที่ดีมาก
ด้วยโครงสร้างที่สม่ำเสมอ หินแกรนิตจึงไม่มีแรงเค้นตกค้าง ช่วยลดการสั่นสะเทือน
4. รางนำทางสามพิกัดที่มีความแม่นยำสูง
หินแกรนิตที่ทำจากหินแข็งธรรมชาติ ใช้เป็นแผ่นวัดและสามารถกลึงด้วยเครื่องมือเพชรได้เป็นอย่างดี ส่งผลให้ได้ชิ้นส่วนเครื่องจักรที่มีความแม่นยำพื้นฐานสูง
การเจียรด้วยมือช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพความแม่นยำของรางนำได้ถึงระดับไมครอน
ในระหว่างการเจียร สามารถพิจารณาการเสียรูปของชิ้นส่วนที่ขึ้นอยู่กับภาระได้
ส่งผลให้พื้นผิวมีการบีบอัดสูง ทำให้สามารถใช้ไกด์ลูกปืนลมได้ ไกด์ลูกปืนลมมีความแม่นยำสูงเนื่องจากคุณภาพพื้นผิวที่สูงและการเคลื่อนที่ของเพลาแบบไม่สัมผัส

สรุปแล้ว:
เสถียรภาพโดยธรรมชาติ ความทนทานต่ออุณหภูมิ การดูดซับแรงสั่นสะเทือน และความแม่นยำของรางนำ เป็นคุณสมบัติหลักสี่ประการที่ทำให้หินแกรนิตเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับ CMM หินแกรนิตถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตแท่นวัดและแท่นทดสอบ รวมถึงบน CMM สำหรับบอร์ดวัด โต๊ะวัด และอุปกรณ์วัด นอกจากนี้ หินแกรนิตยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น เครื่องมือกล เครื่องจักรและระบบเลเซอร์ เครื่องจักรไมโครแมชชีนนิ่ง เครื่องพิมพ์ เครื่องจักรออปติคอล ระบบอัตโนมัติประกอบ กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ เนื่องจากความต้องการความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นสำหรับเครื่องจักรและส่วนประกอบของเครื่องจักร