Вибір між гранітними напрямними з повітряних підшипників та механічними роликовими системами

У прагненні до наступного покоління виробництва напівпровідників та субмікронної метрології, «фундамент» та «шлях» є двома найважливішими змінними. Оскільки конструктори машин прагнуть до вищої продуктивності та повторюваності на нанометровому рівні, вибір міжгранітний напрямний повітряний підшипника традиційна направляюча з роликовим підшипником стала ключовим інженерним рішенням. Крім того, матеріал самої основи машини — порівнюючи граніт та високоефективну кераміку — визначає теплові та вібраційні межі всієї системи.

Порівняння напрямних з гранітних повітряних підшипників та напрямних з роликових підшипників

Фундаментальна відмінність між цими двома системами полягає в їхньому методі підтримки навантаження та управління тертям.

Направляючі для підшипників з гранітупредставляють пік руху без тертя. Завдяки використанню тонкої плівки стисненого повітря — зазвичай від 5 до 20 мікрон — рухома каретка буквально ширяє над гранітною напрямною рейкою.

• Нульове тертя та знос:Оскільки немає фізичного контакту, немає й «прилипання» (статичного тертя), яке потрібно долати, і система ніколи не зношується. Це забезпечує неймовірно плавне сканування з постійною швидкістю.

• Усереднення помилок:Однією з найважливіших переваг пневматичних підшипників є їхня здатність «усереднювати» мікроскопічні нерівності поверхні гранітної рейки, що призводить до більш прямолінійного руху, ніж сама рейка.

• Чистота:Ці напрямні, які не потребують змащування, за своєю суттю сумісні з чистими приміщеннями, що робить їх стандартом для перевірки пластин та виробництва плоских дисплеїв.

Направляючі роликових підшипників, навпаки, покладаються на фізичний контакт високоточних сталевих роликів або кульок.

• Чудова вантажопідйомність:Для застосувань, пов'язаних з великими корисними навантаженнями або високими силами різання (наприклад, для точного шліфування), роликові підшипники забезпечують значно вищу жорсткість та несучу здатність.

• Простота експлуатації:На відміну від пневматичних підшипників, які потребують постійного надчистого стисненого повітря та систем фільтрації, роликові підшипники є повністю готовими до використання.

• Компактний дизайн:Механічні підшипники часто можуть витримувати більші навантаження на меншій площі основи порівняно з більшою площею поверхні, необхідною для ефективної подушки повітряного підшипника.

Хоча роликові підшипники є надійними та економічно ефективними для загальної точності, повітряні підшипники є безумовним вибором для застосувань, де «контакт» є ворогом точності.

Застосування напрямних пневматичних підшипників: де точність зустрічається з плавністю

Впровадження напрямних з повітряними підшипниками вийшло за межі лабораторій і стало масовим промисловим виробництвом.

УНапівпровідникова промисловість, повітряні підшипники використовуються в літографії та зондуванні пластин. Здатність рухатися з високою швидкістю без вібрації гарантує, що процес сканування не вносить артефактів у схеми нанометрового масштабу.

In Цифрова обробка зображень та широкоформатне сканування, постійна швидкість повітряного підшипника має вирішальне значення. Будь-яке «зубчасте ковзання» або вібрація від механічного підшипника призведе до «смуг» або спотворення кінцевого зображення з високою роздільною здатністю.

Координатно-вимірювальні машини (КВМ)покладайтеся на гранітні напрямні з пневматичними підшипниками, щоб забезпечити рух зонда з найлегшим можливим дотиком. Відсутність тертя дозволяє системі керування машини миттєво реагувати на найменші зміни поверхні вимірюваної деталі.

Матеріальна основа: граніт проти кераміки для машинних основ

Продуктивність будь-якої направляючої системи обмежується стабільністю основи, на якій вона встановлена. Протягом десятиліть граніт був галузевим стандартом, але вдосконалена кераміка (така як глинозем або карбід кремнію) займає свою нішу в надзвичайно продуктивних застосуваннях.

Гранітні основи машинзалишаються кращим вибором для 90% високоточних застосувань.

• Демпфуючі властивості:Граніт природно краще поглинає високочастотні коливання, що є важливим для метрології.

• Економічно ефективність:Для великомасштабних основ (до кількох метрів) граніт значно економічніший у виробництві та обробці, ніж технічна кераміка.

• Теплова інерція:Велика маса граніту означає, що він повільно реагує на зміни температури навколишнього середовища, забезпечуючи стабільне середовище для тривалих вимірювань.

Керамічні основи машин(зокрема, глинозем) використовуються, коли потрібна «максимальна» продуктивність.

• Високе співвідношення жорсткості до ваги:Кераміка набагато жорсткіша за граніт за тієї ж ваги. Це дозволяє забезпечити більше прискорення та уповільнення рухомих платформ без деформації основи.

• Надзвичайна термостабільність:Деякі керамічні вироби мають коефіцієнт теплового розширення (КТР) навіть нижчий, ніж у граніту, а їхня вища теплопровідність дозволяє основі швидше досягти теплової рівноваги.

• Твердість:Кераміка практично стійка до подряпин та хімічної ерозії, хоча вона більш крихка та значно дорожча у виробництві великих форматів.

Відданість ZHHIMG матеріалознавству

У ZHHIMG ми вважаємо, що найкращим рішенням рідко є універсальний підхід. Наша команда інженерів спеціалізується на гібридній інтеграції цих технологій. Ми часто використовуємо віброгасну масу гранітної основи для підтримки безтертячого руху напрямної з пневматичним підшипником, іноді вбудовуючи керамічні вставки в критичні точки високого зносу або високої жорсткості.

Як провідний виробник, ми забезпечуємо світовий ринок геологічною достовірністю високоякісного граніту та технічною досконалістю сучасних систем руху. Наше виробниче підприємство поєднує традиційний досвід ручного притирання — навичку, необхідну для досягнення площинності, необхідної для повітряних підшипників, — з найсучаснішою обробкою на верстатах з ЧПК та лазерною інтерферометрією.

Висновок: Проектування вашого успіху

Вибір між гранітом та керамікою, або між повітряними та механічними підшипниками, зрештою, диктує експлуатаційні межі вашої технології. Для інженерів в аерокосмічній, напівпровідниковій та метрологічній галузях розуміння цих компромісів є ключем до інновацій. Група ZHHIMG продовжує розширювати межі можливого в точних рухах, гарантуючи, що ваша машина стоїть на фундаменті абсолютної стабільності та рухається з неперевершеною точністю.