Přes{0}}mikrometrovou přesnost polohování závisí na odstranění všech zdrojů tření-způsobených chyb z pohybové osy a mechanická kontaktní ložiska, jakkoli dobře vyrobená, se tam nedostanou. Každé kuličkové ložisko a lineární vedení v sobě nese určitou kombinaci tření, variability valivého tření a mikroskopických povrchových nedokonalostí, které zavádějí polohovací hluk přesně v měřítku, které se měřící metrologické zařízení pokouší měřit. Vzduchová ložiska to řeší tak, že zcela eliminují kontakt - a roli žuly v tomto systému lze snadno přehlédnout, protože ložisko získává technickou pozornost, zatímco povrch, na kterém jezdí, je považován za daný.
Co ve skutečnosti omezuje přesnost vzduchového ložiska
Vzduchové ložisko funguje tak, že mezi podložkou ložiska a referenčním povrchem udržuje tenký film stlačeného vzduchu - obvykle o tloušťce několika mikronů -, přičemž podložka na tomto filmu pluje, místo aby se povrchu přímo dotýkala. Teoreticky to z rovnice zcela odstraní tření a mechanické opotřebení. V praxi je skutečná přesnost polohování ložiska omezena tím, jak konzistentní vzduchový film zůstává, když se podložka pohybuje, a tato konzistence závisí téměř výhradně na rovinnosti a poréznosti referenčního povrchu, nikoli na samotném hardwaru ložiska.
Toto je detail, který je v konverzacích o specifikacích zařízení podhodnocen. Ložisko navržené na sub-mikrometrovou toleranci tuhosti bude stále vykazovat polohovací hluk, pokud se pohybuje po povrchu s mikroskopickými změnami pórovitosti nebo odchylkou rovinnosti, protože každá nepravidelnost mění místní vzduchovou mezeru a každá změna vzduchové mezery mění místní tuhost. Ložisko může být pouze tak přesné, jako je povrch pod ním.
Proč na chování pórovitosti žuly záleží více než na jejím čísle rovinnosti
Rovinnost je přesně specifikována a pórovitost často ne, což je u vzduchových ložisek obrácené. Žulový povrch může splňovat působivou specifikaci rovinnosti na papíře a přesto fungovat nekonzistentně pod vzduchovým ložiskem, pokud není pórovitost materiálu přísně kontrolována, protože kolísání pórovitosti vytváří místní nepravidelnosti vzduchové-mezery, které měření rovinnosti - obvykle prováděné kontaktní nebo optickou metodou, která nezjišťuje pod-strukturu povrchu, nezbytně nezachytí {{4}.
Prémiová černá žula v rozsahu hustoty 3 100 kg/m³ nabízí pevně usazenou krystalickou strukturu s nízkou, relativně konzistentní pórovitostí, což je částečně důvodem, proč se stala výchozím referenčním materiálem pro vzduchová ložiska pro metrologická zařízení spíše než kamenem nižší{2}}třídy. Na získávání materiálu zde záleží konkrétně: žula prodávaná pod generickým označením bez zdokumentovaných údajů o hustotě a pórovitosti představuje skutečné riziko, že skutečný výkon ložiska v terénu nebude odpovídat jeho jmenovité tuhosti a přesnosti.
Kde se žulová vzduchová ložiska objevují v metrologických zařízeních
Použití mostových a sloupových os CMMžulové vzduchové nosné plochydo značné míry, protože přesnost měření celého stroje závisí na tření-bezhlučném a nízkém{1}}pohybu podél primárních měřicích os. Jakýkoli hluk z polohy vnesený na úrovni ložiska se šíří přímo do hlášeného měření.
Stupně laserového interferometru - používané pro kalibraci jiných přesných zařízení - často specifikují žulová vzduchová ložiska specificky, protože interferometrické měření samo o sobě je dostatečně citlivé, aby odhalilo i menší-nesprávně způsobené polohovací chyby, které by byly pro méně přesné přístroje neviditelné.
Velkoformátové inspekční a polovodičové metrologické platformy spoléhají na žulové vzduchové ložiskové povrchy v měřítku, kde referenční povrch musí udržovat konzistentní pórovitost a rovinnost na pracovní ploše podstatně větší než jedna ložisková podložka, což je těžší výrobní problém, než by se zdálo - kontrola pórovitosti dosažitelná na malém vzorku{2} na multimetru automaticky nedrží.{2}
Výrobní detaily, které určují skutečný-světový výkon
Broušení žulové vzduchové ložiskové plochy není stejný proces jako broušení univerzální{0}}referenční desky, i když oba začínají ze stejného materiálu. Povrchy vzduchových ložisek potřebují parametry povrchové úpravy - drsnost povrchu, opracování hran, ověření pórovitosti - specificky řízené pro výkon ložiska, nejen pro rovinnost, protože povrch může projít standardní kontrolou rovinnosti a přitom stále zavádět dostatečné lokální změny pórovitosti, aby ovlivnily tuhost ložiska způsoby, které se projeví až po skutečném použití osy.
Zde jsou relevantní spíše specifické zkušenosti výrobce s obráběním vzduchových ložiskových povrchů než obecné zkušenosti s obráběním žuly. Obrábíme žulové vzduchové ložiskové povrchy jako součást naší přesné žulové produktové řady a opakující se ponaučení z této konkrétní práce je, že ověření poréznosti během procesu broušení - nejen po - je to, co ve skutečnosti předpovídá výkon na poli, protože problémy s pórovitostí zachycené až při závěrečné kontrole často znamenají přebroušení povrchu, který vypadal přijatelně pouze při samotném měření rovinnosti.
Co je třeba ověřit před specifikací žulové vzduchové nosné plochy
U metrologických zařízení vyžadujících sub-mikrometrovou přesnost polohování se vyplatí požádat dodavatele o skutečné údaje o pórovitosti u nabízeného materiálu, nikoli pouze o certifikát rovinnosti. Rovněž stojí za to ověřit si, zda má dodavatel zdokumentované zkušenosti s obráběním vzduchových ložiskových-povrchů konkrétně na pracovním místě, které vaše aplikace vyžaduje, protože kontrola poréznosti a rovinnosti, která se drží na malém vzorku, se automaticky nezmění na platformu velkého-formátu bez vyhrazeného ověření procesu.