Cualquiera que haya especificado una base para una máquina de medición de coordenadas o una plataforma de montaje para equipos de manipulación de obleas-sabe que la elección del material no es una nota a pie de página -, es la mayor parte del trabajo. Si lo hace mal, estará persiguiendo deriva térmica o ruido de vibración durante toda la vida útil de la máquina. Si lo hace bien, la base prácticamente desaparecerá de la conversación, que es exactamente lo que desea de un componente estructural.
El granito ha sido la respuesta predeterminada para las bases de equipos de alta-precisión durante décadas, y por una buena razón. Pero la "base de granito" cubre mucho terreno, desde un simple bloque de inspección hasta un marco de pórtico multi-con cientos de agujeros roscados. Solicitar uno que realmente se ajuste a su aplicación requiere más que seleccionar un tamaño de una página del catálogo.
Por qué granito, específicamente
El acero y el hierro fundido siguen siendo comunes en la construcción de maquinaria en general, pero conllevan dos desventajas que son muy importantes en metrología y trabajos de semiconductores: se expanden y contraen notablemente con la temperatura, y son magnéticos. En un laboratorio de CMM que funciona a 20 grados ±0,5 grados, la fluencia térmica de una base de acero puede consumir silenciosamente su presupuesto de incertidumbre de medición incluso antes de tocar la sonda. El coeficiente de expansión térmica del granito es aproximadamente un orden de magnitud menor que el del acero, y no es magnético - una verdadera ventaja cuando se trabaja cerca de sensores o mandriles magnéticos.
La densidad también importa, y aquí es donde la calidad del abastecimiento realmente difiere entre los proveedores. El granito negro de primera calidad pesa cerca de 3.100 kg/m³; Algunos materiales vendidos como "granito" se parecen más al mármol o a una piedra de menor-calidad, son más suaves y menos estables dimensionalmente con el tiempo. Se ve similar en una foto. No funciona igual en una CMM de cinco-años-.
Donde realmente entra en juego el diseño personalizado
A Base del puente CMMy una plataforma de manipulación de obleas semiconductoras-no tienen casi nada en común estructuralmente, aunque ambos comienzan como un bloque de granito.
Para CMM y equipos de inspección, la base generalmente necesita una superficie de trabajo plana con planitud especificada en micras, junto con disposiciones de montaje para guías, cojinetes neumáticos o placas de fijación. La conversación de ingeniería generalmente se centra en el grado de planitud, el acabado de la superficie y cómo se soportará la base. - El montaje cinemático de tres-puntos es común para unidades más pequeñas, ya que aísla el granito de las irregularidades de la superficie de montaje-.
Para los equipos de inspección de semiconductores y PCB, los requisitos cambian hacia la densidad de orificios y la precisión posicional. Las etapas de oblea, mesas XY y plataformas AOI a menudo necesitan docenas o cientos de orificios para pasadores o de montaje ubicados con precisión, a veces con tolerancias lo suficientemente ajustadas como para que la posición del orificio, y no la planitud, se convierta en el factor limitante en la revisión del diseño. Los orificios-para aliviar el peso también son comunes aquí. - cortar masa del interior de una pata o viga transversal del pórtico reduce el retraso térmico sin sacrificar la rigidez de la trayectoria de carga.
Aquí es donde se muestra la experiencia real de un fabricante en el taller. Cualquiera puede cortar una losa plana de granito. Mecanizar un marco de pórtico de granito con un patrón de orificios consistente a lo largo de dos columnas verticales y una viga horizontal, manteniendo la tolerancia de posición en todo el conjunto, es un ejercicio diferente - que depende de un equipo de rectificado estable de gran-formato y un proceso de control de calidad que verifica el conjunto como un sistema, no solo las caras individuales.
Preguntas que vale la pena hacer antes de realizar el pedido
Vale la pena confirmar algunas cosas con cualquier proveedor antes de que entre en producción una base de granito personalizada:
¿Qué densidad y grado de material se están utilizando realmente? ¿Existe un informe de prueba que lo respalde?
Qué tolerancias de planitud y paralelismo se pueden lograr en el tamaño requerido - las tolerancias que se mantienen en 300 mm no se escalan automáticamente a 2000 mm.
¿A qué estándar nacional o internacional hace referencia la calibración (DIN 876, JIS, ASME, GB o similar) y la calibración es trazable hasta un instituto de metrología acreditado?
¿Cómo se empaqueta la pieza para el tránsito? Una base que sale del taller dentro de la tolerancia puede llegar fuera de tolerancia si no está embalada y amortiguada correctamente - este es un punto de falla más común de lo que la gente espera.
Una nota desde el taller
Construimos ambos tipos de - plataformas de referencia CMM básicas y marcos de equipos semiconductores - y la lección recurrente es que el dibujo rara vez cuenta toda la historia. Un patrón de agujeros que parece sencillo en el papel puede interactuar con la orientación de la veta en la piedra de maneras que afectan la estabilidad a largo plazo-y esa suele ser una conversación que vale la pena tener con el fabricante antes de comenzar el corte, no después.
Si está especificando una base de granito para una CMM, un sistema AOI o una plataforma de manejo de semiconductores, vale la pena tratar el abastecimiento de materiales y el plan de mecanizado como dos decisiones técnicas separadas, las cuales merecen documentación. A un proveedor que pueda mostrar la trazabilidad de la calibración y los datos de las pruebas de materiales no le resulta difícil - ese papeleo es lo que protege su presupuesto de incertidumbre de medición en el futuro, y es el tipo de detalle que nuestro propio equipo de ingeniería revisa con los clientes antes de cortar cualquier granito.