A nehéz-nagy teherbírású-berendezések, az ultra-hosszú löketű-portálgépek, a nagy félvezető-ellenőrző platformok és az integrált repülőgép-szerszámok összeszerelési és metrológiai folyamatai során a szabványos-méretű gránit tri-négyzetek már nem felelnek meg az egyedi követelményeknek, például a speciális formájú{7}rácsoknak, pl. több-hornyú kompozit pozicionálás. A túlméretezett, egyedi gránit három{10}mezők iránti piaci kereslet folyamatosan növekszik.
Mindazonáltal a túlméretezett, egyedi gránitmérők megmunkálása eredendő műszaki akadályokkal szembesül: a kő saját-súlya által okozott gravitációs elhajlás, egyenetlen mikro-keménység a természetes érc belsejében, koncentrált megmunkálási feszültség speciális-alakú barázdáknál és megvastagodott szerkezeteknél, valamint hosszadalmas kőciklusok a nagy-hőtérfogat}}ért. Ezek a tényezők könnyen vezethetnek a négyszögletesség eltéréséhez és a tolerancia -kilépéséhez-, ami megnehezíti a nano-szintű merőleges pontosság stabil elérését.
A túlméretezett egyedi gránit négyzetek precíziós szűk keresztmetszetének áttörése érdekében a kis szabványos idomszerszámok hagyományos megmunkálási módja nem alkalmazható. Egy teljes ultra-precíziós megmunkáló rendszert kell létrehozni, amely öt fő elemet fed le: nyersanyagszűrő, többlépcsős feszültségmentesítés, intelligens CNC-csiszolás, állandó-hőmérsékletű vibráció-szigetelt felületmegmunkálás és több-dimenziós nyomon követhető ellenőrzés. Ez a rendszer átfogóan ellensúlyozza a túlméretezett egyedi munkadarabok deformációs interferenciáját, és lehetővé teszi a nano-szintű derékszögű-referenciamérők stabil gyártását.
1. Rendkívül homogén mély gránitlapok célzott kiválasztása a forrásból származó nagy-deformáció csökkentésére
A túlméretezett egyedi tri{0}négyzetek precíziós kockázata a gránitlapok anyagi inhomogenitásából ered. A közönséges sekély gránit erek egyenetlen ásványi kristálysűrűséggel és véletlenszerűen elosztott belső mikrorepedéssel rendelkeznek. A nagy térfogatra vágás után a hőtágulási együttható és a nyomókeménység tekintetében határozott különbségek mutatkoznak a különböző zónákban. Az egyenetlen helyi anyageltávolítás a csiszolás során szögeltolódást okoz, hőmérséklet-ingadozásokkal a simítás után.
Exkluzív anyagkiválasztási szabványok a túlméretezett egyedi alkatrészekhez: Elsőbbséget élveznek a mély-bányászott monolit nagy-sűrűségű fekete gránit nyersdarabok. Minden munkadarab egyetlen össze nem illesztett érctömböt használ, hogy elkerülje a több kődarab összeillesztéséből származó réteges feszültséget. A leszállított nyersdarabok először hosszú,{4}}ciklusú természetes statikus öregedésen mennek keresztül. A szezonális hőmérséklet és páratartalom ciklusok felszabadítják a bányászat és a drótfűrészelés során keletkező elsődleges belső feszültséget. A statikus öregítési periódus a munkadarab méreteivel szinkronban meghosszabbodik; a 3 méter feletti, rendkívül nagy méretű nyersdarabok nem kevesebb, mint hat hónapos öregítést igényelnek.
A raktározás után egy homogenizálási szűrési eljárást adunk hozzá: A keménység-szkenner teljes -terület-ellenőrzést végez a nyersdarab mind a hat oldalán, hogy megjelölje azokat a zónákat, ahol a keménység hirtelen megváltozik és a mikrorepedések. Az egyedi rajztervezés során elkerülhetők a hibás zónák. Megvastagított, több-hornyú és nagy-fesztávú speciális-alakú szerkezeteknél az ércvágási irányt úgy állítják be, hogy a belső szemcse orientációja párhuzamos legyen a tri-négyzet referencia munkafelületeivel, drasztikusan csökkentve az egyenetlen deformáció kockázatát a későbbi csiszolási és szervizelés során.
2. Több-lépcsős összetett öregedési folyamat a túlméretezett egyedi alkatrészek koncentrált megmunkálási feszültségének teljes kiküszöbölésére
A kis standard tri{0}}négyzetek alacsony megmunkálási feszültséget generálnak, és egyetlen egyszerű öregítési eljárással megfelelnek a szabványoknak. Ezzel szemben a túlméretezett, egyedi gránit tri{2}négyzetek megvastagított oldalfalakkal, mély pozícionáló hornyokkal és aszimmetrikus speciális -formájú kontúrokkal rendelkeznek. A marás és durva köszörülés során a koncentrált forgácsolóerő könnyen felhalmozza a hatalmas maradékfeszültséget a hornyok nyílásainál, sarkainál és megvastagodott szakaszainál. A megmunkálás utáni lassú feszültségleadás közvetlenül 90 fokos elcsavarodott derékszöget és elvetemült referenciafelületeket eredményez, azonnal érvénytelenítve a nano{7} szintű pontosságot.
Az iparban általánosan elfogadott egyetlen öregítési módszer nem fér el nagy egyedi alkatrészekhez. Függetlenül kifejlesztettünk egy négy-lépéses feszültségcsökkentési folyamatot, amely a teljes munkafolyamaton keresztül halad a nagyoló megmunkálástól a végső polírozásig:
Huzal{0}}fűrészelt nyersdarabok elsődleges öregítése: Nyersdarabok huzalvágása után 15 napig statikus tárolás állandó-hőmérsékletű műhelyben, hogy a drótfűrészelésből adódó szakítófeszültség megszűnjön.
Másodlagos hőciklusos öregítés CNC mart profilokhoz: Speciális-alakú hornyok és vastagított kontúrok marása után a nyersdarabokat egy erre a célra kialakított hőmérséklet-szabályozó kamrába helyezik, 24 órán keresztül állandó 80 fokon tartják, majd -10 fokon 4 órán át lefagyasztják. A ciklus kétszer megismétlődik, hogy eloszlassa a koncentrált vágási feszültséget a hornyoknál és a sarkoknál.
Harmadlagos vibrációs feszültségmentesítés a durva köszörülési anyag eltávolítása után: Miután a hatoldalas durva köszörülés 2 mm-nél nagyobb anyagot eltávolít, alacsony-frekvenciás vibrációs feszültségcsökkentést (VSR) hajtanak végre 30–60 Hz-en 60–90 percig, hogy kiküszöböljék a köszörülésből származó extrudálási feszültséget.
Állandó-hőmérséklet stabilizáló öregedés félig-csiszolás után: A félig-csiszolás után a munkadarabokat 72 órán keresztül állandó-hőmérsékletű és állandó-nedvességű környezetben (20±1 fok, 50%-os páratartalom) tárolják, hogy lehetővé tegyék a nanokő teljes kézi finom polírozási egyensúlyának beállását.
A többlépcsős öregítés rétegről rétegre bontja le a megmunkálási feszültséget, feloldja a feszültség-koncentrált deformáció fájdalompontját a túlméretezett egyedi tri-négyzetek sarkainál és barázdáinál, és garantálja a derékszögek hosszú távú méretstabilitását a megmunkálás után.
3. 5-Axis Adaptive CNC csiszolás + nano kézi kompozit polírozás a jobb-speciális-alakú egyedi alkatrészek precíz vezérléséhez
A túlméretezett, egyedi gránit tri{0}négyzetek testreszabott szerkezeteket tartalmaznak, beleértve a vastagított alapokat, a többszörös pozícionáló hornyokat, az egy-oldalsó kiterjesztéseket és a speciális ferde szögeket. A hagyományos 3-tengelyes csiszolók gyenge egyenletes csiszolási nyomást biztosítanak, ami könnyen túl-vagy alul-csiszoláshoz vezet a belső falakon és a speciális alakú hornyok sarkainál. A négyszögletesség szimmetriája és a referencia síkosság nem szabályozható a nano tartományon belül.
A teljes ultra-precíziós csiszolási folyamat három fokozatos szakaszra oszlik: intelligens CNC durva és simító csiszolás, mikron-szintű kézi profilozás és nanotükrös polírozás.
5-tengelykapcsolós adaptív CNC köszörülés: Valós-idejű nyomásérzékelő rendszerrel felszerelve automatikusan beállítja a csiszolókorong nyomását és előtolási sebességét zónánként a változó falvastagságnak és az egyedi alkatrészek horonymélységének megfelelően. A szegmentált egyenletes{4}}sebességű köszörülést a kiterjesztett, nagy-fesztávú referenciafelületekhez alkalmazzuk, hogy elkerüljük az önsúlyos összenyomás okozta túlzott köztes köszörülést. A gyémánt kompozit műgyanta csiszolószerszámok rugalmasan pufferolják a vágási ütőerőt, és elkerülik a nagy kődarabokon az élek letöredezését és a mikrorepedéseket.
Mikron-szintű, zónás kézi profilozás: CNC-csiszolás után a több évtizedes köszörülési tapasztalattal rendelkező technikusok 3D-s kontúrvizsgálati adatok alapján zónás kézi csiszolást hajtanak végre a horonynyílásokon, sarkokon és kiterjesztett referenciafelületeken. A finom mikron-szintű tapintható érzékelés kijavítja a CNC megmunkálásból származó apró felületi hullámokat, és egységesíti az anyageltávolítást a teljes munkafelületen.
Nanotükrös polírozás: 8000 mesh feletti gyémánt mikroporral rendelkező csiszolóanyagot alkalmaznak réteg-a-rétegpolírozáshoz alacsony sebességgel és alacsony nyomással, hogy kiküszöböljék a korábbi folyamatokból származó finom csiszolási vonalakat. A kész munkafelületek Ra felületi érdessége kisebb vagy egyenlő, mint 0,2 μm. A derékszögek kisebb szögeltéréseit tovább korrigálják, hogy stabilan elérjék a nano-szintű merőlegességi mutatókat.
4. Független félvezető-fokozatú állandó-hőmérsékletrezgés-szigetelt befejező megmunkáló műhely a külső környezetből származó zavaró hibák elkülönítésére
A nagy-méretű gránitkő hatalmas hőtehetetlenséggel rendelkezik; több tucat óra szükséges ahhoz, hogy a hőmérséklet-változások után elérjük az általános termikus egyensúlyt. Eközben a túlméretezett munkadarabok gravitációs eltérítése rendkívül érzékeny a vibrációra. A szerszámgép külső vibrációja és légturbulenciája mikron-szintű megmunkálási eltérést hoz létre a csiszolás során, ami elérhetetlenné teszi a nano-szintű négyszögletesség pontosságát.
A túlméretezett, egyedi gránit három{0}}négyzetek minden befejező megmunkálási és polírozási eljárása egy független, 10 000 osztályú, állandó-hőmérsékletű, por-mentes műhelyben történik, amely számos interferencia-gátló hardverrel van felszerelve:
Alapozási rezgésszigetelő rendszer: A műhely padlózata 70 cm-nél vastagabb, katonai -minőségű vasbetonból van öntve. Egy gyűrű alakú rezgéscsillapító-árok, amely ütéselnyelő közeggel van megtöltve-a peremén van kiásva, hogy teljesen elszigetelje az alacsony-frekvenciás vibrációt, amely a gyári nagy teherbírású-csiszolóktól és a külső járművektől származik. A csendes híddaruk illeszkednek, hogy elkerüljék a munkadarab szállítása során fellépő vibrációt.
Teljes-terület állandó-hőmérséklet és állandó-páratartalom-szabályozás: A műhely stabil éves 20±0,5 fokos hőmérsékletet és 45-55% levegő páratartalmat tart fenn. Több elosztott hőmérséklet-érzékelő gyűjti a valós idejű hőmérséklet-különbségeket a munkadarab felületei és a kőmagok között, hogy valós idejű -termikus deformációt kompenzáljon. A túlméretezett munkadarabokat a megmunkálás előtt 48 órával a műhelyben elő-kondicionálják, hogy a csiszolás megkezdése előtt nulla belső-külső hőmérséklet-különbség álljon rendelkezésre.
Portól-szigetelt környezet: A műhely légkeringető tisztítórendszerrel van felszerelve, amely szigorúan szabályozza a levegőben lévő lebegő porszemcséket, megakadályozva, hogy a kemény por megkarcolja a referencia munkafelületeket csiszolás és polírozás közben, és garantálja a tükörfényezés minőségét.
5. 3D több-dimenziós, teljes-területű lézeres interferométeres vizsgálat nyomon követhető nano-szintű precíziós minőségellenőrző rendszer létrehozásához
A hagyományos mérőeszközök egypontos ellenőrzési módja{0}}csak a helyi pontosságot képes rögzíteni. A túlméretezett, egyedi gránit tri-négyzetek átnyúlhatnak több méterig; egyetlen mérési pont nem tükrözheti a teljes hosszúságú négyzet, síkság és párhuzamosság általános hibáit. Egy teljes-területi 3D-s vizsgálati sémát kell alkalmazni a nano-szintű négyszögletesség pontosságának ellenőrzésére minden méretben.
Minden túlméretezett egyedi gránit tri{0}}négyzet három független teljes-területi ellenőrzésen esik át a kiszállítás előtt, mindezt állandó-hőmérsékletű mérési helyiségben:
Teljes-területi letapogató vizsgálat kettős-frekvenciás lézeres interferométerrel: A kettős-frekvenciás lézeres interferométer teljes-terület letapogatását hajtja végre a tri-négyzet V-horonyának két hosszú referenciaéle és belső falai mentén. 20 cm-enként 3D-s koordinátaadatokat gyűjtenek össze, hogy automatikusan létrehozzák a munkafelület 3D-s körvonaltérképét, amely pontosan rögzíti a teljes hosszúságú négyzet alakú szögeltérést és az egyenességi hullámzást szubmikronos vizsgálati pontossággal.
Többrétegű párhuzamosság-ellenőrzés nagy-precíziós elektronikus szinttel: A felső és alsó referenciafelületek és a V-horony alátámasztó felületek párhuzamosságának többrétegű vizsgálata, a tri-négyzet mindkét végén, középső és sarokzónájában a merőlegesség konzisztenciájának újraellenőrzése, hogy kiküszöböljük a két végpont és a középpont közötti pontosságkülönbségeket. munkadarabok.
Hosszú-statikai stabilitási teszt szimulált, nagy-terhelésű munkakörülmények között: Az ügyfelek telephelyi berendezéseivel összhangban lévő nehéz, szabványos szerszámokat a rendszer összehangolja, hogy szimulálja a tényleges nagy-terhelés összenyomását az összeszerelés és az ellenőrzés során. 72 órás, állandó hőmérsékleten történő folyamatos statikus tárolás után a négyszögletesség pontosságát újra-teszteljük, hogy ellenőrizzék a feszültségmentes visszapattanást és a szögeltolódást a hosszú távú-szolgáltatás során.
Minden ellenőrző műszert időszakonként hitelesítenek a nemzeti metrológiai intézetek. Minden beolvasott kontúradat és precíziós jelentés teljes mértékben archiválva van. Minden tri-négyzethez egy teljes, nyomon követhető ellenőrző jelentés tartozik, amely megfelel a metrológiai fájlok kötelező hosszú távú archiválási-követelményeinek az űrrepülőgép-, félvezető- és lézeripar csúcsminőségű-felszerelésű vállalatai számára. A termékek minden geometriai precizitása megfelel a legmagasabb 000-es fokozatú szabványnak, a merőlegességi hiba stabilan 0,6 μm/m-en belül szabályozott, így valóban eléri a nano-szintű négyszögletes megmunkálás célját.
Iparági következtetés
A csúcsminőségű-berendezések folyamatos iterációjával, beleértve a hosszú-löketű portálos CMM-eket, az ultra-nagy-méretű lézerberendezéseket, a 300 mm-es félvezető nehéz-terhelésű platformokat és az integrált repülőgép-szerszámokat, a túlméretezett egyedi gránit tri-négyzetek szolgálják a kereslet fő piacát és a keresletet a stabil nano-szintű pontosság folyamatosan növekszik.
A túlméretezett, egyedi gránit három{0}}négyzetek megmunkálásának fő nehézségei négy dimenzióra koncentrálnak: a kő önsúlyának gravitációs elhajlása-, az anyag inhomogenitása, a feszültségkoncentráció speciális-formájú szerkezeteknél, valamint a környezeti hőmérséklet és rezgés interferencia. A hagyományos megmunkálási eljárás a kis szabványos idomszereknél nem tudja kiegyenlíteni a nagy-méretű alkatrészek többszörös deformációs interferenciáját, ami lehetetlenné teszi a nano-szintű derékszögű-benchmarkok stabil előállítását.
Csak egy integrált komplett ultra{0}}precíziós megmunkáló rendszer létrehozásával, amely magában foglalja a homogén nyersanyag-szitázást, a többlépcsős kompozit öregítést, az 5-tengelyes adaptív nanocsiszolást, a független állandó-hőmérsékletű vibrációt-szigetelt befejező megmunkálást és a teljes-felületű, deformálható, több területű deformációs lézerinterfero8} ellenőrizni kell a nyersanyagok, a stresszkezelés, a köszörülés, a környezetvédelem és az ellenőrzés teljes láncán keresztül. Ez lehetővé teszi minden típusú nagy-fesztávú, vastagított, több-hornyú és speciális-alakú egyedi gránit három{13}}négyzetek stabil nano-szintű, négyzetes precíziós megmunkálását, hosszú távon stabil, globálisan stabil ultra-szerszámot biztosítva az ultra{16}}nagy pontosságú{16} nagy teherbírású precíziós berendezések, félvezető- és repülőgépgyártás csúcskategóriás gyártási ágazataiban.