...
در سناریوهای پردازش با دقت بالا در دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزری سطح پیکوثانیه، پایه، به عنوان جزء اصلی پشتیبانی تجهیزات، انتخاب مواد آن به طور مستقیم پایداری دقت پردازش را تعیین می‌کند. گرانیت و چدن دو ماده رایج برای ساخت پایه هستند. این مقاله مقایسه‌ای را از جنبه‌هایی مانند خواص فیزیکی، اصل میرایی دقت و داده‌های کاربردی عملی انجام می‌دهد و مبنای علمی برای ارتقاء تجهیزات فراهم می‌کند.
I. تفاوت‌های خواص مواد: منطق اساسی عملکرد دقیق
گرانیت یک سنگ آذرین طبیعی است که از تبلور نزدیک مواد معدنی مانند کوارتز و فلدسپات در داخل تشکیل می‌شود. این سنگ با ساختار متراکم و سختی بالا مشخص می‌شود. چگالی آن معمولاً بین 2.7 تا 3.1 گرم بر سانتی‌متر مکعب است و ضریب انبساط حرارتی آن بسیار کم است، تقریباً (4-8) × 10⁻⁶/℃، که می‌تواند به طور مؤثر در برابر تأثیر تغییرات دما بر دقت تجهیزات مقاومت کند. علاوه بر این، ریزساختار منحصر به فرد گرانیت به آن عملکرد میرایی عالی می‌دهد و آن را قادر می‌سازد تا به سرعت انرژی ارتعاش خارجی را جذب کرده و تداخل ارتعاش را بر دقت پردازش کاهش دهد.
چدن، به عنوان یک ماده صنعتی سنتی، چگالی تقریبی 7.86 گرم بر سانتی‌متر مکعب، مقاومت فشاری نسبتاً بالایی دارد، اما داغ است.
عدد انبساط (تقریباً 12×10⁻⁶/℃) 1.5 تا 3 برابر گرانیت است. علاوه بر این، ساختارهای گرافیت ورقه‌ای در داخل چدن وجود دارد. در طول استفاده طولانی مدت، این ساختارها ممکن است منجر به تمرکز تنش شوند، بر پایداری ماده تأثیر بگذارند و متعاقباً باعث کاهش دقت شوند.
دوم. مکانیزم تضعیف دقیق در ماشینکاری در سطح پیکوثانیه
پردازش لیزری در سطح پیکوثانیه الزامات بسیار بالایی برای پایداری محیطی دارد. هرگونه تغییر شکل جزئی ماده پایه در نتیجه پردازش بزرگنمایی می‌شود. نوسانات دما، ارتعاشات ناشی از عملکرد تجهیزات، خستگی تحت بار طولانی مدت و غیره، همگی از عوامل کلیدی منجر به کاهش دقت هستند.
وقتی دما تغییر می‌کند، اندازه گرانیت به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایین آن کمی تغییر می‌کند. ضریب انبساط حرارتی نسبتاً زیاد چدن باعث می‌شود که پایه دچار تغییر شکلی شود که تشخیص آن با چشم غیرمسلح دشوار است. این تغییر شکل مستقیماً بر پایداری مسیر نوری لیزر تأثیر می‌گذارد و باعث تغییر موقعیت علامت‌گذاری می‌شود. از نظر ارتعاش، ویژگی میرایی بالای گرانیت می‌تواند ارتعاش ۱۰۰ هرتز را در عرض ۰.۱۲ ثانیه تضعیف کند، در حالی که چدن به ۰.۹ ثانیه نیاز دارد. در شرایط ارتعاش فرکانس بالا، دقت پردازش تجهیزات با پایه‌های چدنی بیشتر مستعد نوسانات است.
III. مقایسه داده‌های دقیق میرایی
طبق آزمایش‌های موسسات حرفه‌ای، در طول عملیات علامت‌گذاری لیزری ۸ ساعته با پیکوثانیه، تضعیف دقت موقعیت‌یابی محور XY تجهیزات با پایه گرانیتی در محدوده ±۰.۵ میکرومتر است. تضعیف دقیق تجهیزات با پایه چدنی به ±۳ میکرومتر می‌رسد که تفاوت قابل توجهی است. در یک محیط شبیه‌سازی شده با تغییر دما ۵ درجه سانتیگراد، خطای تغییر شکل حرارتی تجهیزات با پایه گرانیتی تنها +۰.۸ میکرومتر است، در حالی که این خطا برای تجهیزات با پایه چدنی به +۱۲ میکرومتر می‌رسد.
علاوه بر این، از منظر استفاده طولانی مدت، میزان خطای تشخیص پایه‌های گرانیتی تنها 0.03٪ است، در حالی که میزان خطای تشخیص پایه‌های چدنی به دلیل مشکلات پایداری ساختاری تا 0.5٪ می‌رسد. این داده‌ها به طور کامل نشان می‌دهند که تحت الزامات دقت بالای پردازش در سطح پیکوثانیه، مزیت پایداری پایه گرانیتی قابل توجه است.
چهارم. پیشنهادات ارتقا و کاربردهای عملی
برای شرکت‌هایی که به دنبال دقت نهایی در پردازش هستند، ارتقاء پایه چدنی به پایه گرانیتی راهی مؤثر برای افزایش عملکرد تجهیزات است. در طول فرآیند ارتقاء، باید به دقت پردازش پایه گرانیتی توجه شود تا اطمینان حاصل شود که صافی سطح الزامات طراحی را برآورده می‌کند. در عین حال، در ترکیب با دستگاه‌های کمکی مانند سیستم ایزولاسیون ارتعاش شناور هوا، می‌توان عملکرد ضد ارتعاش تجهیزات را بیشتر بهینه کرد.
در حال حاضر، در صنایعی مانند تولید تراشه‌های نیمه‌هادی و پردازش دقیق قطعات نوری، دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزری با پایه‌های گرانیتی به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند و به طور مؤثر عملکرد محصول و راندمان تولید را افزایش داده‌اند. به عنوان مثال، پس از اینکه یک تولیدکننده قطعات نوری خاص، تجهیزات پایه چدنی را ارتقا داد، نرخ صلاحیت دقت محصول از 82٪ به 97٪ افزایش یافت و راندمان تولید به طور قابل توجهی افزایش یافت.
در نتیجه، در ارتقاء پایه دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزری در سطح پیکوثانیه، گرانیت با پایداری حرارتی برجسته، عملکرد میرایی بالا و قابلیت حفظ دقت در درازمدت، به انتخابی ایده‌آل و برتر از چدن تبدیل شده است. شرکت‌ها می‌توانند مواد پایه را بر اساس نیازها و بودجه پردازش خود به طور منطقی انتخاب کنند تا به ارتقاء جامع عملکرد تجهیزات دست یابند.
زمان ارسال: ۱۹ مه ۲۰۲۵