Trong các tình huống xử lý độ chính xác cao của máy khắc laser pico giây, đế máy, với tư cách là bộ phận hỗ trợ cốt lõi của thiết bị, việc lựa chọn vật liệu quyết định trực tiếp đến độ ổn định của độ chính xác gia công. Đá granit và gang là hai vật liệu phổ biến để chế tạo đế máy. Bài viết này sẽ so sánh các khía cạnh như tính chất vật lý, nguyên lý suy giảm độ chính xác và dữ liệu ứng dụng thực tế, cung cấp cơ sở khoa học cho việc nâng cấp thiết bị.
I. Sự khác biệt về tính chất vật liệu: Logic cơ bản của hiệu suất chính xác
Đá granit là một loại đá macma tự nhiên, được hình thành do sự kết tinh chặt chẽ của các khoáng chất như thạch anh và fenspat bên trong. Nó có cấu trúc đặc và độ cứng cao. Mật độ của nó thường nằm trong khoảng 2,7 đến 3,1 g/cm³, và hệ số giãn nở nhiệt cực kỳ thấp, khoảng (4-8) ×10⁻⁶/℃, có thể chống lại hiệu quả ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác của thiết bị. Ngoài ra, cấu trúc vi mô độc đáo của đá granit mang lại hiệu suất giảm chấn tuyệt vời, cho phép nó nhanh chóng hấp thụ năng lượng rung động bên ngoài và giảm thiểu sự can thiệp của rung động đến độ chính xác gia công.
Gang, là vật liệu công nghiệp truyền thống, có mật độ khoảng 7,86g/cm³, cường độ nén tương đối cao, nhưng nóng
Hệ số giãn nở (khoảng 12×10⁻⁶/℃) gấp 1,5-3 lần so với đá granit. Hơn nữa, bên trong gang có các cấu trúc than chì dạng vảy. Trong quá trình sử dụng lâu dài, các cấu trúc này có thể dẫn đến hiện tượng tập trung ứng suất, ảnh hưởng đến độ ổn định của vật liệu và sau đó làm giảm độ chính xác.
Ii. Cơ chế suy giảm độ chính xác trong gia công cấp pico giây
Quy trình gia công laser ở cấp độ pico giây có yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định môi trường. Bất kỳ biến dạng nhỏ nào của vật liệu nền cũng sẽ được khuếch đại vào kết quả gia công. Biến động nhiệt độ, rung động do vận hành thiết bị, mỏi do tải trọng dài hạn, v.v., đều là những yếu tố chính dẫn đến suy giảm độ chính xác.
Khi nhiệt độ thay đổi, kích thước của đá granit thay đổi đôi chút do hệ số giãn nở nhiệt thấp. Hệ số giãn nở nhiệt tương đối lớn của gang sẽ khiến đế bị biến dạng, khó phát hiện bằng mắt thường. Biến dạng này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của đường truyền quang học laser và làm dịch chuyển vị trí đánh dấu. Về độ rung, đặc tính giảm chấn cao của đá granit có thể làm giảm rung động 100Hz trong vòng 0,12 giây, trong khi gang cần 0,9 giây. Trong điều kiện rung động tần số cao, độ chính xác gia công của thiết bị có đế gang dễ bị dao động hơn.
Iii. So sánh dữ liệu suy giảm độ chính xác
Theo các thử nghiệm của các tổ chức chuyên nghiệp, trong quá trình khắc laser pico giây liên tục 8 giờ, độ suy giảm độ chính xác định vị trục XY của thiết bị có đế đá granit nằm trong phạm vi ±0,5μm. Độ suy giảm độ chính xác của thiết bị có đế gang đạt ±3μm, với sự khác biệt đáng kể. Trong môi trường mô phỏng với nhiệt độ thay đổi 5℃, sai số biến dạng nhiệt của thiết bị có đế đá granit chỉ là +0,8μm, trong khi sai số của thiết bị có đế gang lên tới +12μm.
Hơn nữa, xét về mặt sử dụng lâu dài, tỷ lệ sai lệch của đế đá granit chỉ là 0,03%, trong khi tỷ lệ sai lệch của đế gang lên tới 0,5% do vấn đề ổn định kết cấu. Những dữ liệu này chứng minh đầy đủ rằng trong điều kiện yêu cầu độ chính xác cao của quy trình xử lý cấp pico giây, lợi thế về độ ổn định của đế đá granit là rất đáng kể.
Iv. Đề xuất nâng cấp và ứng dụng thực tế
Đối với các doanh nghiệp theo đuổi độ chính xác gia công tối ưu, việc nâng cấp đế gang lên đế đá granit là một giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất thiết bị. Trong quá trình nâng cấp, cần chú ý đến độ chính xác gia công của đế đá granit để đảm bảo độ phẳng bề mặt đáp ứng yêu cầu thiết kế. Đồng thời, kết hợp với các thiết bị phụ trợ như hệ thống cách ly rung nổi khí nén, hiệu suất chống rung của thiết bị có thể được tối ưu hóa hơn nữa.
Hiện nay, trong các ngành công nghiệp như sản xuất chip bán dẫn và gia công linh kiện quang học chính xác, máy khắc laser đế đá granit đã được ứng dụng rộng rãi, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và năng suất sản phẩm. Ví dụ, sau khi một nhà sản xuất linh kiện quang học nâng cấp thiết bị đế gang, tỷ lệ đạt chuẩn độ chính xác của sản phẩm đã tăng từ 82% lên 97%, hiệu quả sản xuất được cải thiện đáng kể.
Tóm lại, trong quá trình nâng cấp cơ sở cho máy khắc laser pico giây, đá granit với độ ổn định nhiệt vượt trội, hiệu suất giảm chấn cao và khả năng duy trì độ chính xác lâu dài đã trở thành lựa chọn lý tưởng vượt trội so với gang. Doanh nghiệp có thể lựa chọn vật liệu cơ sở hợp lý dựa trên yêu cầu gia công và ngân sách của mình để đạt được sự nâng cấp toàn diện về hiệu suất thiết bị.
Thời gian đăng: 19-05-2025