新聞 - 為什麼超精密龍門式三座標測量機要使用花崗岩底座？

隨著各行各業不斷向奈米尺度極限邁進，工程師們正逐漸摒棄傳統的鑄鐵和鋼材，轉而選擇一種在地殼下歷經數百萬年穩定形成的材料。對於座標測量機 (CMM) 和 PCB 組裝等高階應用而言，基材的選擇不僅是設計上的偏好，更是決定機器潛在精確度的根本因素。

精密基石：龍門式三坐標測量機花崗岩底座

在考慮龍門式三坐標測量機的機械需求時，我們需要兼顧質量、熱穩定性和減振性能。花崗岩底座不只是一個厚重的平台，它還能起到散熱和減振的作用。與金屬不同，即使室溫發生微小波動，金屬也會顯著膨脹和收縮，而花崗岩的熱膨脹係數極低。這意味著當龍門架在工作空間內移動時，機器的「映射」始終保持不變。

在計量領域，「噪音」是最大的敵人。這種噪音可能來自工廠地面的振動，也可能來自機器自身馬達的機械共振。花崗岩的天然內部結構在吸收這些高頻振動方面遠勝於鋼材。當龍門式三座標測量機採用厚實的手工研磨花崗岩底座時，測量不確定度會顯著降低。這就是為什麼世界領先的計量實驗室不僅偏愛花崗岩，而且將其作為必備材料。花崗岩能夠提供金屬結構幾乎無法長期維持的平整度和平行度。

工程流體力學：花崗岩基座直線運動

除了靜態穩定性之外，底座和運動部件之間的連接才是真正發揮其魔力的地方。花崗岩底座線性運動這些系統重新定義了高速定位的可能性。在許多高精度裝置中，氣浮軸承用於使運動部件懸浮在一層薄薄的壓縮空氣膜上。為了使氣浮軸承正常工作，其運作表面必須絕對平整且無孔隙。

花崗岩可以研磨至以光帶衡量的精度。由於花崗岩不具磁性且不導電，因此不會幹擾現代運動控制中使用的精密直線馬達或編碼器。將直線運動直接整合到花崗岩表面，可以消除將金屬導軌用螺栓固定到金屬框架上時產生的機械「累積」誤差。最終形成極其筆直平滑的運動路徑，從而實現亞微米級的定位精度，並在數百萬次循環中保持可重複性。

性能物理學：動態運動的花崗岩組件

隨著生產週期加快，產業對自身的看法也發生了轉變。用於動態運動的花崗岩部件歷史上，花崗岩一直被視為一種「靜態」材料——沉重且不可移動。然而，現代工程技術徹底改變了這種觀念。透過使用花崗岩製造移動橋架（龍門架）和底座，製造商可以確保機器的每個部件對溫度變化的反應速率一致。這種「均質」設計概念避免了鋼製龍門架用螺栓固定在花崗岩底座上時常見的變形問題。

此外，高品質黑色花崗岩的剛度重量比使其能夠進行高加速度運動，而不會像空心鋼焊接件那樣出現“振鈴”或振盪。當機床頭在高速移動後突然停止時，花崗岩部件幾乎可以瞬間幫助系統穩定下來。這種穩定時間的縮短直接轉化為終端用戶更高的生產效率。無論是雷射加工、光學檢測或微加工，石材的動態完整性都能確保刀具點每次都能精確地到達軟體指令的位置。

滿足數位時代的需求：用於PCB設備的花崗岩組件

電子業或許是對精密石材要求最高的領域。隨著印刷電路板 (PCB) 的密度不斷提高，以及 01005 等表面貼裝元件成為標準配置，用於製造和檢測這些電路板的設備必須完美無瑕。用於 PCB 設備的花崗岩元件為高速貼片機和自動光學檢測 (AOI) 系統提供了至關重要的穩定性。

在PCB製造過程中，機器通常以極高的加速度24小時不間斷運作。任何因應力鬆弛或熱漂移而導致的機器框架物理位移都會導致元件錯位或在偵測過程中出現誤判。透過使用花崗岩作為核心結構元件，設備製造商可以確保其機器在數十年而非數月內保持出廠規格的精度。它是智慧型手機、醫療設備和汽車感測器等現代生活必需品生產過程中默默奉獻的伙伴。