Модули воздушных подшипников используют тонкую воздушную пленку микронного уровня для реализации бесконтактной левитации. Воздушная пленка чрезвычайно тонкая, и крошечные волнистости на базовой поверхности гранитного рабочего стола напрямую изменяют распределение воздушного зазора, что приводит к колебаниям давления воздушной пленки и нестабильной жесткости левитации. Многие интеграторы оборудования легко впадают в недопонимание при сборке модулей пневмоподшипников: они ориентируются только на показания плоскостности рабочего стола в момент поставки, игнорируя однородность и долговременную стабильность плоскостности. Даже если точность по одной точке соответствует стандарту, неравномерные неровности поверхности вызовут дрожание положения и скачок позиционирования, когда салазки на воздушном подшипнике перемещаются с высокой скоростью, что напрямую повредит производительности всей системы движения на наноуровне. Поэтому о плоскостности базовой поверхности пневмоподшипника нельзя судить только по одному числовому показателю. Напротив, это комплексный стандарт, сочетающий в себе материалы, технологии обработки и комплексный контроль. Группа компаний UNPARALLELED создала специальную систему контроля плоскостности для условий работы, согласованную с модулями пневмоподшипников.
Суть работы воздушного подшипника заключается в поддержании стабильной и однородной воздушной пленки микронного уровня. Обычно толщина воздушной пленки составляет всего несколько микрон. Любой локальный выступ или углубление на базовой поверхности приведет к изменению размера зазора. Показатели плоскостности обычных гранитных платформ в основном отвечают только потребностям статических измерений и не подходят для условий динамического движения воздушных подшипников. Основание рабочего стола из черного гранита UNPARALLELED® имеет плотность 3100 кг/м³, низкое расширение и высокое демпфирование. Сырье предварительно подвергается объемному старению камня, чтобы снять естественное внутреннее напряжение, предотвращая медленную деформацию опорной поверхности рабочего стола под длительной нагрузкой и колебаниями температуры. Это гарантирует, что индекс неравномерности может поддерживаться в течение длительного времени, а не соответствовать стандарту временно в краткосрочной перспективе.
Для гранитных рабочих столов, оснащенных модулями с воздушными подшипниками, стандарт плоскостности сердечника заключается в том, что плоскостность опорной поверхности по всей площади достигает нанометрового уровня, при этом локальная волнистость контролируется, а отклонение плоскости в пределах каждого метра строго контролируется в микронном диапазоне. Помимо общей плоскостности, ключевым фактором оценки при использовании воздушных подшипников является локальная коротковолновая волнистость поверхности. Длинные и плавные колебания могут быть умеренно усреднены воздушной пленкой, но крошечные пульсации на коротких расстояниях будут непосредственно нарушать поле давления воздушной пленки и вызывать колебания высоты во время движения ползуна. Мы выполняем сверхточное шлифование в цехе с постоянной температурой, постоянной влажностью и антивибрацией. Пол цеха имеет толщину более 1000 мм и оборудован противоударными траншеями для изоляции внешних вибрационных помех и предотвращения ряби на поверхности, вызванной вибрацией грунта во время шлифования. При обработке применяется поэтапное старение. Заготовка остается неподвижной после каждой процедуры шлифования, чтобы снять напряжение обработки и избежать деформации поверхности, вызванной накоплением напряжения.
Метод проверки плоскостности также отличается от обычных выборочных проверок. Вместо измерения только нескольких диагональных точек на столешнице используется многоточечная сетка для сбора данных по всей площади. Лазерные интерферометры, циферблатные индикаторы Mahr и электронные уровни Swiss WYLER используются для непрерывного сканирования, чтобы получить полные данные топографии всей рабочей поверхности и оценить погрешность плоскости всей площади. Всю метрологическую цепочку можно проследить до национального метрологического института, и будет выдан отчет об инспекции с полными сертификатами прослеживаемости. В зависимости от применения оборудования заказчика можно выделить различные уровни точности: базовый стандарт сверхвысокой плоскостности принят для обычных рабочих столов с воздушными подшипниками для оптического контроля; для высококлассных воздушных несущих платформ, совместимых с полупроводниками и литографией, допуски на локальную волнистость и плоскость будут дополнительно ужесточены для соответствия сценариям нанопозиционирования.
Структура и технология поверхности также помогают гарантировать эксплуатационный эффект воздушных подшипников. Если клиентам необходимо применять его в чистых мастерских, поверхность рабочего стола может быть обработана путем герметизации, пассивации и зеркальной полировки, чтобы закрыть микропоры камня, уменьшить осаждение частиц и снизить шероховатость поверхности, предотвращая царапины подушки воздушного подшипника шероховатыми поверхностями и избегая вмешательства в образование воздушной пленки. Мы также можем оптимизировать несущую конструкцию столешницы в соответствии с расположением модулей воздушных подшипников, чтобы распределить нагрузки и предотвратить ухудшение плоскостности основания, вызванное неравномерным напряжением после сборки модулей воздушных подшипников. Если требуется снижение веса, можно выполнить топологическую обработку легких отверстий для уменьшения собственного веса при условии обеспечения общей жесткости без нарушения плоскостности базовой поверхности.
Устойчивость воздушной несущей системы во многом определяется равномерностью плоскостности поверхности гранитного основания. Легко достичь высокой точности в одной точке, но для реализации длительной стабильной левитации без дрожания положения модулей воздушных подшипников требуется совместная поддержка стабильного напряжения материала, технология прецизионного шлифования и проверка топографии всей площади. UNPARALLELED осуществляет контроль плоскостности на протяжении всего процесса, включая старение необработанного камня, шлифовку и проверку перед поставкой, так что топографию поверхности гранитных рабочих столов можно стабильно контролировать. Он обеспечивает равномерную и стабильную воздушную пленку модулей воздушных подшипников в условиях высокоскоростного возвратно-поступательного движения и обеспечивает надежные эталоны для всех видов сверхточных платформ без трения.