In l'equipaggiu di cuntrollu numericu CNC, ancu s'è e proprietà fisiche di u granitu furniscenu una basa per un trattamentu d'alta precisione, i so svantaghji inerenti ponu avè impatti multidimensionali nantu à a precisione di u trattamentu, chì si manifestanu specificamente cusì:
1. Difetti di superficia in a trasfurmazione causati da a fragilità di u materiale
A natura fragile di u granitu (alta resistenza à a compressione ma bassa resistenza à a flessione, di solitu a resistenza à a flessione hè solu da 1/10 à 1/20 di a resistenza à a compressione) u rende propensu à prublemi cum'è a frattura di i bordi è e microfessure superficiali durante a trasfurmazione.
I difetti microscopici affettanu u trasferimentu di precisione: Quandu si esegue una rettifica o una fresatura d'alta precisione, piccule crepe in i punti di cuntattu di l'utensili ponu furmà superfici irregulari, pruvucendu l'espansione di l'errori di linearità di i cumpunenti chjave cum'è e guide è i tavuli di travagliu (per esempiu, a planarità si deteriora da l'ideale ± 1 μm / m à ± 3 ~ 5 μm / m). Quessi difetti microscopici saranu trasmessi direttamente à e parti trasfurmate, in particulare in scenarii di trasfurmazione cum'è cumpunenti ottici di precisione è porta-wafer di semiconduttori, chì ponu purtà à un aumentu di a rugosità superficiale di a pezza (u valore Ra aumenta da 0,1 μm à più di 0,5 μm), affettendu e prestazioni ottiche o a funzionalità di u dispositivu.
Risicu di frattura improvvisa in a trasfurmazione dinamica: In scenarii di tagliu à alta velocità (cum'è una velocità di u mandrinu > 15.000 giri/min) o una velocità di avanzamentu > 20 m/min, i cumpunenti di granitu ponu sperimentà una frammentazione lucale per via di forze d'impattu istantanee. Per esempiu, quandu a coppia di guide cambia rapidamente di direzzione, a frattura di u bordu pò fà chì a traiettoria di u muvimentu si devii da u percorsu teoricu, risultendu in una calata improvvisa di a precisione di pusizionamentu (l'errore di pusizionamentu si espande da ± 2 μm à più di ± 10 μm), è ancu purtendu à collisioni è raschiamenti di l'utensili.
Siconda, a perdita di precisione dinamica causata da a cuntradizione trà u pesu è a rigidità
A pruprietà di alta densità di u granitu (cù una densità di circa 2,6 à 3,0 g/cm³) pò supprimà e vibrazioni, ma porta ancu i seguenti prublemi:
A forza inerziale provoca un ritardu di risposta di u servomotore: A forza inerziale generata da letti di granitu pesanti (cum'è i grandi letti di macchine à portale chì ponu pesà decine di tunnellate) durante l'accelerazione è a decelerazione forza u servomotore à pruduce una coppia più grande, risultendu in un aumentu di l'errore di tracciamentu di u loop di pusizione. Per esempiu, in i sistemi à alta velocità guidati da motori lineari, per ogni aumentu di 10% di pesu, a precisione di pusizionamentu pò diminuisce da 5% à 8%. In particulare in scenarii di trasfurmazione nanoscala, questu ritardu pò purtà à errori di trasfurmazione di contorni (cum'è l'errore di rotondità chì aumenta da 50 nm à 200 nm durante l'interpolazione circulare).
Una rigidità insufficiente provoca vibrazioni à bassa frequenza: Ancu s'è u granitu hà un smorzamentu inerente relativamente altu, u so modulu elasticu (circa 60 à 120 GPa) hè più bassu di quellu di a ghisa. Quandu hè sottumessu à carichi alternati (cum'è fluttuazioni di a forza di taglio durante a trasfurmazione di ligame multiasse), pò accade un accumulu di microdeformazione. Per esempiu, in u cumpunente di a testa oscillante di un centru di machinazione à cinque assi, a ligera deformazione elastica di a basa di granitu pò causà a deriva di a precisione di pusizionamentu angulare di l'asse di rotazione (cum'è l'errore di indicizazione chì si espande da ± 5 "à ± 15"), affettendu a precisione di machinazione di superfici curve cumplesse.
Iii. Limitazioni di a Stabilità Termica è di a Sensibilità Ambientale
Ancu s'è u coefficientu di dilatazione termica di u granitu (circa 5 à 9 × 10⁻⁶/℃) hè più bassu chè quellu di a ghisa, pò ancu causà errori in a trasfurmazione di precisione:
I gradienti di temperatura causanu deformazioni strutturali: Quandu l'attrezzatura funziona continuamente per un bellu pezzu, e fonti di calore cum'è u mutore di l'alberu principale è u sistema di lubrificazione di a rotaia di guida ponu causà gradienti di temperatura in i cumpunenti di granitu. Per esempiu, quandu a differenza di temperatura trà e superfici superiore è inferiore di u tavulinu di travagliu hè di 2 ℃, pò causà una deformazione media-convessa o media-concava (a deflessione pò ghjunghje à 10 à 20 μm), purtendu à u fallimentu di a planarità di u serraggio di u pezzu è affettendu a precisione di parallelismu di a fresatura o di a rettifica (cum'è a tolleranza di spessore di e parti piane chì superanu ± 5 μm à ± 20 μm).
L'umidità ambientale provoca una ligera espansione: Ancu s'è u tassu d'assorbimentu d'acqua di u granitu (0,1% à 0,5%) hè bassu, quandu hè adupratu per un bellu pezzu in un ambiente cù alta umidità, una traccia d'assorbimentu d'acqua pò purtà à l'espansione di u reticolo, chì à u so tornu provoca cambiamenti in u ghjocu di adattamentu di a coppia di guide. Per esempiu, quandu l'umidità aumenta da 40% RH à 70% RH, a dimensione lineare di a guida di granitu pò aumentà da 0,005 à 0,01 mm/m, risultendu in una diminuzione di a fluidità di u muvimentu di a guida scorrevole è l'occorrenza di un fenomenu di "strisciamentu", chì affetta a precisione di l'alimentazione à livellu di micron.
Iv. Effetti Cumulativi di l'Errori di Trasfurmazione è di Assemblaggio
A difficultà di trasfurmazione di u granitu hè alta (richiede strumenti di diamanti speciali, è l'efficienza di trasfurmazione hè solu da 1/3 à 1/2 di quella di i materiali metallichi), ciò chì pò purtà à a perdita di precisione in u prucessu di assemblaggio:
Trasmissione di l'errore di trasfurmazione di e superfici di accoppiamentu: S'ellu ci sò deviazioni di trasfurmazione (cum'è planarità > 5 μm, errore di spaziatura di i fori > 10 μm) in parti chjave cum'è a superficia d'installazione di a guida è i fori di supportu di a vite di piombu, questu pruvucarà una distorsione di a guida lineare dopu l'installazione, un precaricamentu irregulare di a vite à ricircolo di sfere, è infine purterà à un deterioramentu di a precisione di u muvimentu. Per esempiu, durante a trasfurmazione di u ligame à trè assi, l'errore di verticalità causatu da a distorsione di a guida pò allargà l'errore di lunghezza diagonale di u cubu da ± 10 μm à ± 50 μm.
Spaziu d'interfaccia di a struttura giuntata: I cumpunenti di granitu di l'apparecchiature di grande dimensione aduttanu spessu tecniche di giunzione (cum'è a giunzione di lettu multi-sezione). S'ellu ci sò errori angulari minori (> 10") o rugosità superficiale > Ra0.8μm nantu à a superficia di giunzione, una cuncentrazione di stress o spazii ponu accade dopu l'assemblea. Sottu à carica à longu andà, questu pò purtà à un rilassamentu strutturale è causà una deriva di precisione (cum'è una diminuzione di 2 à 5μm in a precisione di pusizionamentu ogni annu).
Riassuntu è ispirazioni per coping
I svantaghji di u granitu anu un impattu cupertu, cumulativu è sensibile à l'ambiente nantu à a precisione di l'attrezzatura CNC, è devenu esse affrontati sistematicamente per mezu di mezi cum'è a mudificazione di u materiale (cum'è l'impregnazione di resina per migliurà a tenacità), l'ottimisazione strutturale (cum'è i telai cumposti metallu-granitu), a tecnulugia di cuntrollu termicu (cum'è u raffreddamentu à l'acqua à microcanali) è a compensazione dinamica (cum'è a calibrazione in tempu reale cù un interferometru laser). In u campu di a trasfurmazione di precisione à nanoscala, hè ancu più necessariu realizà un cuntrollu cumpletu da a selezzione di u materiale, a tecnulugia di trasfurmazione à tuttu u sistema di a macchina per sfruttà pienamente i vantaghji di prestazione di u granitu evitendu i so difetti inerenti.
Data di publicazione: 24 di maghju di u 2025