In der Fabrik zur Herstellung von Präzisionsteilen fungiert der XYZ-Präzisionsportalrahmen als „Superplotter“, der präzise Bewegungen im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich ermöglicht. Der Granitsockel dient als stabiler Tisch, der diesen Plotter trägt. Können beide Systeme wirklich perfekt harmonieren, wenn sie zusammenwirken? Heute lüften wir das Geheimnis dahinter.
Warum sagt man, sie seien ein „perfektes Paar“?
Granit ist kein gewöhnlicher Stein. Er ist wie ein „sechseckiger Krieger“ in der Materialwelt:
Hervorragende Stoßdämpfung: Granit hat eine extrem hohe Dichte und seine innere Struktur ähnelt einem engen Puzzle. Bei schnellen Bewegungen und Vibrationen des Portalrahmens (wie beim plötzlichen Bremsen beim Laufen) kann Granit über 90 % der Vibrationsenergie absorbieren und so dem Portalrahmen schnell wieder Halt geben. Beispielsweise konnte beim Schleifen optischer Linsen durch den Einsatz der Granitbasis die Vibrationsamplitude des Portalrahmens von 15 Mikrometern auf 3 Mikrometer reduziert und die Präzision der Linsen deutlich verbessert werden.
Keine Angst vor Temperaturschwankungen: Der Portalrahmen erwärmt sich nach längerem Betrieb. Gewöhnliche Materialien dehnen sich beim Erhitzen aus und verformen sich, doch der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit beträgt nur ein Fünftel des von Stahl! Selbst bei einer Temperaturänderung in der Werkstatt um 10 °C innerhalb eines Tages ist die Verformung nahezu vernachlässigbar. Der Portalrahmen wird dadurch stabil gehalten und der Positionierungsfehler beträgt maximal 2 Mikrometer.
Werden sie auch „Konflikte haben“? Diese Punkte sollten beachtet werden!
Obwohl sie „sehr kompatibel“ sind, kann es bei unzureichender Planung im Frühstadium auch zu „Inkompatibilität mit der lokalen Umgebung“ kommen:
Die Peinlichkeit von „nicht übereinstimmenden Schnittstellen“
Die Gleitstücke und Führungsschienen des Portalrahmens müssen präzise in den Bohrungen der Basis montiert werden. Wenn die Abweichung der Bohrungen in der Basis 0,01 Millimeter (dünner als ein menschliches Haar) überschreitet, kann der Portalrahmen bei der Montage kippen und beim Bewegen stecken bleiben. Ähnlich wie bei einem Puzzle, bei dem die Teile nicht zusammenpassen, funktioniert es einfach nicht, egal wie sehr man sich bemüht.
Die versteckte Gefahr der „Gewichtsfehlanpassung“
Große Portalrahmen sind schwer und robust. Ist die Granitbasis nicht stabil genug (mit einer Druckfestigkeit unter 120 Megapascal), kann sie unter dauerhafter starker Belastung brechen. Das ist, als würde man einen großen Stein mit kleinen Ästen stützen. Früher oder später bricht er.
Das Problem der „asynchronen thermischen Ausdehnung und Kontraktion“
Metallrahmen und Granit dehnen sich bei Erwärmung unterschiedlich stark aus. In einer Umgebung mit großen Temperaturunterschieden können beide miteinander konkurrieren und Spannungen erzeugen, die die Stabilität der Anlage beeinträchtigen. Dies ist vergleichbar mit Teilen aus unterschiedlichen Materialien, die bei hohen Temperaturen ihre eigenen Wege gehen.
Wie bringt man sie dazu, „perfekt zusammenzuarbeiten“?
Keine Sorge. Es gibt Lösungen für diese Probleme:
Maßgeschneiderte Basis: Messen Sie vorab das Gewicht des Portalrahmens, die Positionen der Montagelöcher und andere Daten und lassen Sie den Hersteller eine spezielle Basis anpassen, um sicherzustellen, dass der Fehler jeder Lochposition 0,005 Millimeter nicht überschreitet.
Verstärken und verbessern Sie die Basis: Wählen Sie Granit mit höherer Druckfestigkeit (≥150 Megapascal) und entwerfen Sie im Inneren der Basis eine Wabenstruktur, ähnlich einem Bienenstock, die nicht nur das Gewicht reduziert, sondern auch die Tragfähigkeit erhöht.
Installieren Sie einen „Temperature Control Guardian“: Fügen Sie zwischen der Basis und dem Portalrahmen eine Schicht flexibler Dichtung hinzu, um die thermische Belastung zu absorbieren; oder installieren Sie Wasserkühlungsrohre, um die Temperaturschwankung innerhalb von 1 °C zu halten.
Veröffentlichungszeit: 17. Juni 2025