Pada peralatan kontrol numerik CNC, meskipun sifat fisik granit menyediakan dasar untuk pemrosesan presisi tinggi, kekurangannya yang melekat mungkin memiliki dampak multi-dimensi pada akurasi pemrosesan, yang secara khusus terwujud sebagai berikut:
1. Cacat permukaan dalam pemrosesan yang disebabkan oleh kerapuhan material
Sifat granit yang rapuh (kekuatan tekan tinggi tetapi kekuatan lentur rendah, biasanya kekuatan lentur hanya 1/10 hingga 1/20 dari kekuatan tekan) membuatnya rentan terhadap masalah seperti retak tepi dan retakan mikro permukaan selama pemrosesan.
Cacat mikroskopis memengaruhi pemindahan presisi: Saat melakukan penggerindaan atau penggilingan presisi tinggi, retakan kecil pada titik kontak alat dapat membentuk permukaan tidak beraturan, yang menyebabkan kesalahan kelurusan komponen utama seperti rel pemandu dan meja kerja meluas (misalnya, kerataan memburuk dari ideal ±1μm/m menjadi ±3~5μm/m). Cacat mikroskopis ini akan langsung ditransmisikan ke komponen yang diproses, terutama dalam skenario pemrosesan seperti komponen optik presisi dan pembawa wafer semikonduktor, yang dapat menyebabkan peningkatan kekasaran permukaan benda kerja (nilai Ra meningkat dari 0,1μm menjadi lebih dari 0,5μm), yang memengaruhi kinerja optik atau fungsionalitas perangkat.
Risiko fraktur mendadak dalam pemrosesan dinamis: Dalam skenario pemotongan berkecepatan tinggi (seperti kecepatan spindel > 15.000 putaran/menit) atau laju umpan > 20m/menit, komponen granit dapat mengalami fragmentasi lokal karena gaya benturan sesaat. Misalnya, ketika pasangan rel pemandu berubah arah dengan cepat, retakan tepi dapat menyebabkan lintasan gerak menyimpang dari jalur teoritis, yang mengakibatkan penurunan tiba-tiba dalam akurasi posisi (kesalahan posisi meluas dari ±2μm menjadi lebih dari ±10μm), dan bahkan menyebabkan benturan dan pengikisan alat.
Kedua, hilangnya akurasi dinamis yang disebabkan oleh kontradiksi antara berat dan kekakuan
Sifat granit yang berdensitas tinggi (dengan densitas sekitar 2,6 hingga 3,0 g/cm³) dapat meredam getaran, tetapi juga menimbulkan masalah berikut:
Gaya inersia menyebabkan kelambatan respons servo: Gaya inersia yang dihasilkan oleh lapisan granit berat (seperti lapisan mesin gantry besar yang dapat berbobot puluhan ton) selama akselerasi dan deselerasi memaksa motor servo untuk mengeluarkan torsi yang lebih besar, yang mengakibatkan peningkatan kesalahan pelacakan loop posisi. Misalnya, dalam sistem kecepatan tinggi yang digerakkan oleh motor linear, untuk setiap peningkatan berat sebesar 10%, akurasi posisi dapat menurun sebesar 5% hingga 8%. Terutama dalam skenario pemrosesan skala nano, kelambatan ini dapat menyebabkan kesalahan pemrosesan kontur (seperti kesalahan kebulatan yang meningkat dari 50nm menjadi 200nm selama interpolasi melingkar).
Kekakuan yang tidak memadai menyebabkan getaran frekuensi rendah: Meskipun granit memiliki redaman bawaan yang relatif tinggi, modulus elastisitasnya (sekitar 60 hingga 120GPa) lebih rendah daripada besi cor. Saat mengalami beban bergantian (seperti fluktuasi gaya pemotongan selama pemrosesan hubungan multi-sumbu), akumulasi deformasi mikro dapat terjadi. Misalnya, pada komponen kepala ayun dari pusat pemesinan lima sumbu, deformasi elastis ringan pada dasar granit dapat menyebabkan akurasi posisi sudut sumbu rotasi bergeser (seperti kesalahan pengindeksan yang meluas dari ±5" menjadi ±15"), yang memengaruhi akurasi pemesinan permukaan lengkung yang kompleks.
III. Keterbatasan Stabilitas Termal dan Sensitivitas Lingkungan
Meskipun koefisien ekspansi termal granit (sekitar 5 hingga 9×10⁻⁶/℃) lebih rendah daripada besi cor, hal itu masih dapat menyebabkan kesalahan dalam pemrosesan presisi:
Gradien suhu menyebabkan deformasi struktural: Ketika peralatan beroperasi terus-menerus dalam waktu lama, sumber panas seperti motor poros utama dan sistem pelumasan rel pemandu dapat menyebabkan gradien suhu pada komponen granit. Misalnya, ketika perbedaan suhu antara permukaan atas dan bawah meja kerja adalah 2℃, hal itu dapat menyebabkan deformasi cembung tengah atau cekung tengah (defleksi dapat mencapai 10 hingga 20μm), yang menyebabkan kegagalan kerataan penjepitan benda kerja dan memengaruhi akurasi paralelisme penggilingan atau penggerindaan (seperti toleransi ketebalan bagian pelat datar yang melebihi ±5μm hingga ±20μm).
Kelembapan lingkungan menyebabkan sedikit pemuaian: Meskipun tingkat penyerapan air granit (0,1% hingga 0,5%) rendah, bila digunakan dalam waktu lama di lingkungan dengan kelembapan tinggi, sedikit penyerapan air dapat menyebabkan pemuaian kisi, yang pada gilirannya menyebabkan perubahan jarak bebas pasangan rel pemandu. Misalnya, bila kelembapan meningkat dari 40% RH menjadi 70% RH, dimensi linier rel pemandu granit dapat meningkat sebesar 0,005 hingga 0,01 mm/m, yang mengakibatkan penurunan kelancaran gerakan rel pemandu geser dan terjadinya fenomena "merangkak", yang memengaruhi akurasi umpan tingkat mikron.
Iv. Efek Kumulatif dari Kesalahan Pemrosesan dan Perakitan
Kesulitan pemrosesan granit tinggi (memerlukan peralatan berlian khusus, dan efisiensi pemrosesan hanya 1/3 hingga 1/2 dari bahan logam), yang dapat menyebabkan hilangnya akurasi dalam proses perakitan:
Transmisi kesalahan pemrosesan permukaan yang saling terkait: Jika terdapat penyimpangan pemrosesan (seperti kerataan > 5μm, kesalahan jarak lubang > 10μm) di bagian-bagian penting seperti permukaan pemasangan rel pemandu dan lubang penyangga sekrup utama, hal tersebut akan menyebabkan distorsi rel pemandu linier setelah pemasangan, beban awal sekrup bola yang tidak merata, dan akhirnya menyebabkan penurunan akurasi gerakan. Misalnya, selama pemrosesan hubungan tiga sumbu, kesalahan vertikalitas yang disebabkan oleh distorsi rel pemandu dapat memperluas kesalahan panjang diagonal kubus dari ±10μm menjadi ±50μm.
Celah antarmuka struktur yang disambung: Komponen granit dari peralatan besar sering kali mengadopsi teknik penyambungan (seperti penyambungan lapisan multi-bagian). Jika terdapat kesalahan sudut kecil (> 10") atau kekasaran permukaan > Ra0,8μm pada permukaan penyambungan, konsentrasi tegangan atau celah dapat terjadi setelah perakitan. Di bawah beban jangka panjang, hal ini dapat menyebabkan relaksasi struktural dan menyebabkan penyimpangan akurasi (seperti penurunan akurasi posisi sebesar 2 hingga 5μm setiap tahun).
Ringkasan dan inspirasi untuk mengatasinya
Kerugian granit memiliki dampak yang tersembunyi, kumulatif, dan sensitif terhadap lingkungan terhadap akurasi peralatan CNC, dan perlu ditangani secara sistematis melalui cara-cara seperti modifikasi material (seperti impregnasi resin untuk meningkatkan ketangguhan), pengoptimalan struktural (seperti rangka komposit logam-granit), teknologi kontrol termal (seperti pendinginan air mikrokanal), dan kompensasi dinamis (seperti kalibrasi waktu nyata dengan interferometer laser). Di bidang pemrosesan presisi skala nano, kontrol rantai penuh dari pemilihan material, teknologi pemrosesan hingga seluruh sistem mesin bahkan lebih diperlukan untuk memanfaatkan sepenuhnya keunggulan kinerja granit sambil menghindari cacat bawaannya.
Waktu posting: 24-Mei-2025