CNC ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ સાધનોમાં, ગ્રેનાઈટના ભૌતિક ગુણધર્મો ઉચ્ચ-ચોકસાઇ પ્રક્રિયા માટે આધાર પૂરો પાડે છે, તેમ છતાં તેની અંતર્ગત ખામીઓ પ્રક્રિયા ચોકસાઈ પર બહુ-પરિમાણીય અસરો કરી શકે છે, જે ખાસ કરીને નીચે મુજબ પ્રગટ થાય છે:
1. સામગ્રીની બરડતાને કારણે પ્રક્રિયામાં સપાટીની ખામીઓ
ગ્રેનાઈટની બરડ પ્રકૃતિ (ઉચ્ચ સંકુચિત શક્તિ પરંતુ ઓછી ફ્લેક્સરલ શક્તિ, સામાન્ય રીતે ફ્લેક્સરલ શક્તિ સંકુચિત શક્તિના માત્ર 1/10 થી 1/20 જેટલી હોય છે) તેને પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાર ક્રેકીંગ અને સપાટીના માઇક્રોક્રેક્સ જેવી સમસ્યાઓનો સામનો કરવાની સંભાવના બનાવે છે.
સૂક્ષ્મ ખામીઓ ચોકસાઇ ટ્રાન્સફરને અસર કરે છે: ઉચ્ચ-ચોકસાઇ ગ્રાઇન્ડીંગ અથવા મિલિંગ કરતી વખતે, ટૂલ સંપર્ક બિંદુઓ પર નાની તિરાડો અનિયમિત સપાટીઓ બનાવી શકે છે, જેના કારણે માર્ગદર્શિકા રેલ અને વર્કટેબલ જેવા મુખ્ય ઘટકોની સીધીતા ભૂલો વિસ્તરે છે (ઉદાહરણ તરીકે, સપાટતા આદર્શ ±1μm/m થી ±3~5μm/m સુધી બગડે છે). આ સૂક્ષ્મ ખામીઓ સીધી રીતે પ્રોસેસ્ડ ભાગોમાં પ્રસારિત થશે, ખાસ કરીને ચોકસાઇ ઓપ્ટિકલ ઘટકો અને સેમિકન્ડક્ટર વેફર કેરિયર્સ જેવા પ્રોસેસિંગ દૃશ્યોમાં, જે વર્કપીસની સપાટીની ખરબચડીમાં વધારો તરફ દોરી શકે છે (Ra મૂલ્ય 0.1μm થી 0.5μm થી વધુ વધે છે), ઓપ્ટિકલ કામગીરી અથવા ઉપકરણ કાર્યક્ષમતાને અસર કરે છે.
ગતિશીલ પ્રક્રિયામાં અચાનક ફ્રેક્ચરનું જોખમ: હાઇ-સ્પીડ કટીંગ (જેમ કે સ્પિન્ડલ સ્પીડ > 15,000 r/min) અથવા ફીડ રેટ > 20m/min ના દૃશ્યોમાં, ગ્રેનાઈટ ઘટકો તાત્કાલિક અસર દળોને કારણે સ્થાનિક ફ્રેગમેન્ટેશનનો અનુભવ કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે માર્ગદર્શિકા રેલ જોડી ઝડપથી દિશા બદલે છે, ત્યારે ધાર ક્રેકીંગ ગતિ માર્ગને સૈદ્ધાંતિક માર્ગથી વિચલિત કરી શકે છે, જેના પરિણામે સ્થિતિ ચોકસાઈમાં અચાનક ઘટાડો થાય છે (સ્થિતિ ભૂલ ±2μm થી ±10μm થી વધુ સુધી વિસ્તરે છે), અને ટૂલ અથડામણ અને સ્ક્રેપિંગ તરફ દોરી જાય છે.
બીજું, વજન અને કઠોરતા વચ્ચેના વિરોધાભાસને કારણે ગતિશીલ ચોકસાઈનું નુકસાન
ગ્રેનાઈટનો ઉચ્ચ-ઘનતા ગુણધર્મ (લગભગ 2.6 થી 3.0g/cm³ ની ઘનતા સાથે) કંપનને દબાવી શકે છે, પરંતુ તે નીચેની સમસ્યાઓ પણ લાવે છે:
ઇનર્શિયલ ફોર્સ સર્વો રિસ્પોન્સ લેગનું કારણ બને છે: પ્રવેગ અને મંદી દરમિયાન ભારે ગ્રેનાઈટ બેડ (જેમ કે મોટા ગેન્ટ્રી મશીન બેડ જે દસ ટન વજનનું હોઈ શકે છે) દ્વારા ઉત્પન્ન થતું ઇનર્શિયલ ફોર્સ સર્વો મોટરને વધુ ટોર્ક આઉટપુટ કરવા દબાણ કરે છે, જેના પરિણામે પોઝિશન લૂપ ટ્રેકિંગ ભૂલમાં વધારો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેખીય મોટર્સ દ્વારા સંચાલિત હાઇ-સ્પીડ સિસ્ટમ્સમાં, વજનમાં દરેક 10% વધારા માટે, પોઝિશનિંગ ચોકસાઈ 5% થી 8% ઘટી શકે છે. ખાસ કરીને નેનોસ્કેલ પ્રોસેસિંગ દૃશ્યોમાં, આ લેગ કોન્ટૂર પ્રોસેસિંગ ભૂલો તરફ દોરી શકે છે (જેમ કે ગોળાકાર ઇન્ટરપોલેશન દરમિયાન ગોળાકાર ભૂલ 50nm થી 200nm સુધી વધી જાય છે).
અપૂરતી કઠોરતા ઓછી-આવર્તન કંપનનું કારણ બને છે: ગ્રેનાઈટમાં પ્રમાણમાં ઊંચી આંતરિક ભીનાશ હોવા છતાં, તેનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ (લગભગ 60 થી 120GPa) કાસ્ટ આયર્ન કરતા ઓછું હોય છે. જ્યારે વૈકલ્પિક ભાર (જેમ કે મલ્ટી-એક્સિસ લિન્કેજ પ્રોસેસિંગ દરમિયાન કટીંગ ફોર્સમાં વધઘટ) ને આધિન હોય છે, ત્યારે સૂક્ષ્મ-વિકૃતિ સંચય થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાંચ-અક્ષ મશીનિંગ સેન્ટરના સ્વિંગ હેડ ઘટકમાં, ગ્રેનાઈટ બેઝનું થોડું સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ પરિભ્રમણ અક્ષની કોણીય સ્થિતિ ચોકસાઈને ડ્રિફ્ટ કરી શકે છે (જેમ કે ઇન્ડેક્સિંગ ભૂલ ±5" થી ±15" સુધી વિસ્તરે છે), જે જટિલ વક્ર સપાટીઓની મશીનિંગ ચોકસાઈને અસર કરે છે.
IIII. થર્મલ સ્થિરતા અને પર્યાવરણીય સંવેદનશીલતાની મર્યાદાઓ
ગ્રેનાઈટના થર્મલ વિસ્તરણનો ગુણાંક (આશરે 5 થી 9×10⁻⁶/℃) કાસ્ટ આયર્ન કરતા ઓછો હોવા છતાં, તે હજુ પણ ચોકસાઇ પ્રક્રિયામાં ભૂલો પેદા કરી શકે છે:
તાપમાનના ગ્રેડિયન્ટ્સ માળખાકીય વિકૃતિનું કારણ બને છે: જ્યારે સાધનો લાંબા સમય સુધી સતત કાર્યરત હોય છે, ત્યારે મુખ્ય શાફ્ટ મોટર અને માર્ગદર્શિકા રેલ લ્યુબ્રિકેશન સિસ્ટમ જેવા ગરમીના સ્ત્રોતો ગ્રેનાઈટ ઘટકોમાં તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ્સનું કારણ બની શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે વર્કટેબલની ઉપરની અને નીચેની સપાટીઓ વચ્ચે તાપમાનનો તફાવત 2℃ હોય છે, ત્યારે તે મધ્ય-બહિર્મુખ અથવા મધ્ય-અંતર્મુખ વિકૃતિનું કારણ બની શકે છે (વિચલન 10 થી 20μm સુધી પહોંચી શકે છે), જે વર્કપીસ ક્લેમ્પિંગની સપાટતામાં નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે અને મિલિંગ અથવા ગ્રાઇન્ડીંગની સમાંતર ચોકસાઈને અસર કરે છે (જેમ કે ફ્લેટ પ્લેટ ભાગોની જાડાઈ સહનશીલતા ±5μm થી ±20μm થી વધુ).
પર્યાવરણીય ભેજ થોડો વિસ્તરણનું કારણ બને છે: ગ્રેનાઈટનો પાણી શોષણ દર (0.1% થી 0.5%) ઓછો હોવા છતાં, જ્યારે ઉચ્ચ ભેજવાળા વાતાવરણમાં લાંબા સમય સુધી ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પાણી શોષણની થોડી માત્રા જાળીના વિસ્તરણ તરફ દોરી શકે છે, જે બદલામાં માર્ગદર્શિકા રેલ જોડીના ફિટ ક્લિયરન્સમાં ફેરફારનું કારણ બને છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ભેજ 40% RH થી 70% RH સુધી વધે છે, ત્યારે ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા રેલનું રેખીય પરિમાણ 0.005 થી 0.01mm/m સુધી વધી શકે છે, જેના પરિણામે સ્લાઇડિંગ માર્ગદર્શિકા રેલની ગતિવિધિની સરળતામાં ઘટાડો થાય છે અને "ક્રોલિંગ" ઘટના બને છે, જે માઇક્રોન-સ્તરની ફીડ ચોકસાઈને અસર કરે છે.
પ્રક્રિયા અને એસેમ્બલી ભૂલોના સંચિત પ્રભાવો
ગ્રેનાઈટની પ્રોસેસિંગ મુશ્કેલી વધારે છે (ખાસ હીરાના સાધનોની જરૂર પડે છે, અને પ્રોસેસિંગ કાર્યક્ષમતા ધાતુની સામગ્રીના માત્ર 1/3 થી 1/2 છે), જે એસેમ્બલી પ્રક્રિયામાં ચોકસાઈ ગુમાવી શકે છે:
સમાગમ સપાટીઓનું પ્રોસેસિંગ એરર ટ્રાન્સમિશન: જો ગાઇડ રેલ ઇન્સ્ટોલેશન સપાટી અને લીડ સ્ક્રુ સપોર્ટ છિદ્રો જેવા મુખ્ય ભાગોમાં પ્રોસેસિંગ વિચલનો (જેમ કે સપાટતા > 5μm, છિદ્ર અંતર ભૂલ > 10μm) હોય, તો તે ઇન્સ્ટોલેશન પછી રેખીય માર્ગદર્શિકા રેલનું વિકૃતિકરણ, બોલ સ્ક્રુનું અસમાન પ્રીલોડ અને આખરે ગતિ ચોકસાઈમાં બગાડ તરફ દોરી જશે. ઉદાહરણ તરીકે, ત્રણ-અક્ષ જોડાણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ગાઇડ રેલના વિકૃતિને કારણે ઊભીતા ભૂલ ક્યુબની વિકર્ણ લંબાઈ ભૂલને ±10μm થી ±50μm સુધી વિસ્તૃત કરી શકે છે.
સ્પ્લિસ્ડ સ્ટ્રક્ચરનો ઇન્ટરફેસ ગેપ: મોટા સાધનોના ગ્રેનાઈટ ઘટકો ઘણીવાર સ્પ્લિસિંગ તકનીકો અપનાવે છે (જેમ કે મલ્ટી-સેક્શન બેડ સ્પ્લિસિંગ). જો સ્પ્લિસિંગ સપાટી પર નાની કોણીય ભૂલો (> 10") અથવા સપાટીની ખરબચડી > Ra0.8μm હોય, તો એસેમ્બલી પછી તણાવ સાંદ્રતા અથવા ગાબડા પડી શકે છે. લાંબા ગાળાના ભાર હેઠળ, તે માળખાકીય છૂટછાટ તરફ દોરી શકે છે અને ચોકસાઈમાં ડ્રિફ્ટનું કારણ બની શકે છે (જેમ કે દર વર્ષે પોઝિશનિંગ ચોકસાઈમાં 2 થી 5μmનો ઘટાડો).
સારાંશ અને સામનો કરવાની પ્રેરણા
ગ્રેનાઈટના ગેરફાયદા CNC સાધનોની ચોકસાઈ પર છુપાયેલા, સંચિત અને પર્યાવરણીય રીતે સંવેદનશીલ અસર કરે છે, અને તેને સામગ્રીમાં ફેરફાર (જેમ કે કઠિનતા વધારવા માટે રેઝિન ગર્ભાધાન), માળખાકીય ઑપ્ટિમાઇઝેશન (જેમ કે મેટલ-ગ્રેનાઈટ કમ્પોઝિટ ફ્રેમ્સ), થર્મલ કંટ્રોલ ટેકનોલોજી (જેમ કે માઇક્રોચેનલ વોટર કૂલિંગ), અને ગતિશીલ વળતર (જેમ કે લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર સાથે રીઅલ-ટાઇમ કેલિબ્રેશન) જેવા માધ્યમો દ્વારા વ્યવસ્થિત રીતે સંબોધિત કરવાની જરૂર છે. નેનોસ્કેલ ચોકસાઇ પ્રક્રિયાના ક્ષેત્રમાં, ગ્રેનાઈટના પ્રદર્શન ફાયદાઓનો સંપૂર્ણ લાભ લેવા અને તેની અંતર્ગત ખામીઓને ટાળવા માટે સામગ્રીની પસંદગી, પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજીથી લઈને સમગ્ર મશીન સિસ્ટમ સુધી પૂર્ણ-સાંકળ નિયંત્રણ હાથ ધરવું વધુ જરૂરી છે.
પોસ્ટ સમય: મે-24-2025