精密花岗岩测量应用

花岗岩测量技术——精确到微米

花岗岩符合现代机械工程测量技术的要求。测量试验台和坐标测量机的制造经验表明，花岗岩比传统材料具有明显的优势。原因如下。

近几十年来，测量技术的发展令人振奋。最初，测量板、测量台、试验台等简单的测量方法就足以满足需求，但随着时间的推移，对产品质量和工艺可靠性的要求越来越高。测量精度取决于被测板材的基本几何形状和相应测头的测量不确定度。然而，测量任务变得越来越复杂和动态，结果也必须更加精确。这预示着空间坐标计量学的到来。

准确性意味着最大限度地减少偏差。
三维坐标测量机由定位系统、高分辨率测量系统、切换或测量传感器、评估系统和测量软件组成。为了实现高测量精度，必须最大限度地减少测量偏差。

测量误差是指测量仪器显示的值与几何量的实际参考值（校准标准）之间的差异。现代坐标测量机（CMM）的长度测量误差E0为0.3+L/1000µm（L为被测长度）。测量装置、测头、测量策略、工件和操作人员的设计都会对长度测量偏差产生显著影响。机械设计是影响测量误差最显著且最持久的因素。

花岗岩在计量学中的应用是影响测量设备设计的重要因素之一。花岗岩是满足现代测量要求的理想材料，因为它具备四个能够提高测量结果准确性的条件：

1. 高固有稳定性
花岗岩是一种火山岩，由石英、长石和云母三种主要成分组成，是由地壳中岩浆结晶形成的。
经过数千年的“岁月洗礼”，花岗岩质地均匀，内部没有应力。例如，黑斑羚大约有140万年的历史。
花岗岩硬度很高：莫氏硬度为 6，硬度为 10。
2. 耐高温性
与金属材料相比，花岗岩的膨胀系数较低（约 5µm/m*K），绝对膨胀率也较低（例如钢 α = 12µm/m*K）。
花岗岩的导热系数低（3 W/m*K），与钢（42-50 W/m*K）相比，其对温度波动的响应速度较慢。
3. 减震效果非常好
由于结构均匀，花岗岩没有残余应力，这可以减少振动。
4. 高精度三坐标导轨
花岗岩是由天然坚硬的石头制成的，可用作测量板，并且可以用金刚石工具进行很好的加工，从而制造出基本精度高的机械零件。
通过手工研磨，导轨的精度可以优化到微米级。
在磨削过程中，可以考虑与载荷相关的零件变形。
这样就形成了高度压缩的表面，从而可以使用气浮导轨。由于表面质量高且轴的运动是非接触式的，气浮导轨的精度非常高。

综上所述：
花岗岩导轨固有的稳定性、耐温性、减振性和精度是其四大主要特性，使其成为三坐标测量机（CMM）的理想材料。花岗岩越来越多地应用于测量和测试台的制造，以及三坐标测量机的测量板、测量台和测量设备。由于对机器和机器部件精度要求的不断提高，花岗岩也被应用于其他行业，例如机床、激光设备及系统、微加工机床、印刷机、光学设备、装配自动化、半导体加工等。