精密花崗岩測量應用

花崗岩測量技術－精確到微米

花崗岩符合現代機械工程測量技術的要求。測量試驗台和座標測量機的製造經驗表明，花崗岩比傳統材料具有明顯的優勢。原因如下。

近幾十年來，測量技術的發展令人振奮。最初，測量板、測量台、試驗台等簡單的測量方法就足以滿足需求，但隨著時間的推移，對產品品質和製程可靠性的要求越來越高。測量精度取決於被測板材的基本幾何形狀和對應測頭的測量不確定度。然而，測量任務變得越來越複雜和動態，結果也必須更加精確。這預示著空間座標計量學的到來。

準確性意味著最大限度地減少偏差。
三維座標測量機由定位系統、高解析度測量系統、切換或測量感測器、評估系統和測量軟體組成。為了實現高測量精度，必須最大限度地減少測量偏差。

測量誤差是指測量儀器顯示的值與幾何量的實際參考值（校正標準）之間的差異。現代座標測量機（CMM）的長度測量誤差E0為0.3+L/1000µm（L為被測長度）。測量裝置、測頭、測量策略、工件和操作人員的設計都會對長度測量偏差產生顯著影響。機械設計是影響測量誤差最顯著且最持久的因素。

花崗岩在計量學中的應用是影響測量設備設計的重要因素之一。花崗岩是滿足現代測量要求的理想材料，因為它具備四個能夠提高測量結果準確性的條件：

1. 高固有穩定性
花崗岩是一種火山岩，由石英、長石和雲母三種主要成分組成，是由地殼中岩漿結晶形成的。
經過數千年的“歲月洗禮”，花崗岩質地均勻，內部沒有應力。例如，黑斑羚大約有140萬年的歷史。
花崗岩硬度很高：莫氏硬度為 6，硬度為 10。
2. 耐高溫性
與金屬材料相比，花崗岩的膨脹係數較低（約 5µm/m*K），絕對膨脹率也較低（例如鋼 α = 12µm/m*K）。
花崗岩的導熱係數低（3 W/m*K），與鋼（42-50 W/m*K）相比，其對溫度波動的反應速度較慢。
3. 減震效果非常好
由於結構均勻，花崗岩沒有殘餘應力，這可以減少振動。
4. 高精度三座標導軌
花崗岩是由天然堅硬的石頭製成的，可用作測量板，並且可以用鑽石工具進行很好的加工，從而製造出基本精度高的機械零件。
透過手工研磨，導軌的精度可以優化到微米級。
在磨削過程中，可以考慮與載重相關的零件變形。
這樣就形成了高度壓縮的表面，從而可以使用氣浮導軌。由於表面質量高且軸的運動是非接觸式的，因此氣浮導軌的精度非常高。

綜上所述：
花崗岩導軌固有的穩定性、耐溫性、減振性和精度是其四大主要特性，使其成為三坐標測量機（CMM）的理想材料。花崗岩越來越多地應用於測量和測試台的製造，以及三坐標測量機的測量板、測量台和測量設備。由於對機器和機器零件精度要求的不斷提高，花崗岩也被應用於其他行業，例如工具機、雷射設備及系統、微加工工具機、印刷機、光學設備、組裝自動化、半導體加工等。