وحدة حركة فائقة الدقة: قاعدة جرانيتية دقيقة مقابل قاعدة مصبوبة.

في تطبيقات وحدات الحركة فائقة الدقة، تلعب القاعدة، باعتبارها عنصرًا داعمًا رئيسيًا، دورًا حاسمًا في أداء الوحدة. تتميز القاعدة الجرانيتية الدقيقة والقاعدة المصبوبة بخصائصها الفريدة، والفرق بينهما واضح.
أولاً: الاستقرار
بعد ملايين السنين من التغيرات الجيولوجية، يتميز الجرانيت ببنية داخلية كثيفة ومتجانسة، تتكون أساسًا من الكوارتز والفلسبار ومعادن أخرى مترابطة بشكل وثيق. تمنحه هذه البنية الفريدة ثباتًا ممتازًا وقدرة فعالة على مقاومة التداخلات الخارجية. في ورش تصنيع الرقائق الإلكترونية، حيث تعمل المعدات الطرفية بشكل متكرر، يمكن لقاعدة الجرانيت أن تقلل من سعة اهتزاز وحدة الحركة فائقة الدقة المنتقلة إلى نظام التعليق الهوائي بأكثر من 80%، مما يضمن حركة سلسة للوحدة ويوفر ضمانًا قويًا لعمليات التصنيع عالية الدقة مثل الطباعة الحجرية والحفر.

على الرغم من قدرة قاعدة الصب على تخفيف الاهتزازات إلى حد ما، إلا أنه قد توجد بعض العيوب، مثل الثقوب الرملية والمسامات، أثناء عملية الصب، مما يقلل من تجانس واستقرار الهيكل. في مواجهة الاهتزازات عالية التردد والقوة، لا تكون قدرة قاعدة الصب على تخفيف الاهتزازات بنفس كفاءة قاعدة الجرانيت، مما يؤدي إلى ضعف استقرار حركة وحدة الحركة فائقة الدقة في جهاز العوامة الهوائية، وهو ما يؤثر على دقة المعالجة والكشف في الجهاز.
ثانيًا، الاحتفاظ بالدقة
يتميز الجرانيت بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية، يتراوح عادةً بين 5 و7 × 10⁻⁶/درجة مئوية، مما يجعل تغير حجمه ضئيلاً في ظل تقلبات درجات الحرارة. في مجال علم الفلك، يُستخدم الجرانيت مع وحدة حركة فائقة الدقة لضبط عدسة التلسكوب بدقة متناهية، حتى مع وجود تباين كبير في درجات الحرارة بين الليل والنهار، مما يضمن الحفاظ على دقة تحديد موضع العدسة عند مستوى دون الميكرون، وبالتالي مساعدة علماء الفلك على رصد الأجرام السماوية البعيدة بوضوح.
تتميز قاعدة الصب المصنوعة عادةً من مواد معدنية، مثل الحديد الزهر، بمعامل تمدد حراري مرتفع نسبيًا، يتراوح بين 10 و20 × 10⁻⁶/درجة مئوية. عند تغير درجة الحرارة، يتغير حجمها بشكل ملحوظ، مما قد يؤدي إلى تشوه حراري في وحدة الحركة فائقة الدقة للعوامة الهوائية، وبالتالي انخفاض دقة الحركة. في عملية طحن العدسات البصرية الحساسة للحرارة، قد يتسبب تشوه قاعدة الصب تحت تأثير الحرارة في انحراف دقة طحن العدسة عن النطاق المسموح به، مما يؤثر على جودة العدسة.
ثالثًا، مقاومة التآكل
يتميز الجرانيت بصلابة عالية، حيث تصل صلابته على مقياس موس إلى 6-7، كما يتمتع بمقاومة عالية للتآكل. في مختبرات علوم المواد، يُستخدم الجرانيت بكثرة في وحدات الحركة فائقة الدقة ذات نظام العوامة الهوائية، حيث تُقاوم قاعدته احتكاك المنزلق الهوائي بفعالية. وبالمقارنة مع القواعد المصبوبة التقليدية، يُمكنه إطالة دورة صيانة الوحدة بأكثر من 50%، مما يُقلل تكاليف صيانة المعدات ويضمن استمرارية العمل البحثي العلمي.
إذا كانت قاعدة الصب مصنوعة من مواد معدنية عادية، فإن صلابتها تكون منخفضة نسبيًا، ويكون سطحها عرضة للتآكل بسهولة تحت الاحتكاك الترددي طويل الأمد لمنزلق العوامة الهوائية، مما يؤثر على دقة الحركة وسلاسة وحدة الحركة فائقة الدقة للعوامة الهوائية، مما يتطلب صيانة واستبدالًا أكثر تكرارًا، ويزيد من تكلفة الاستخدام ووقت التوقف.
رابعًا، تكلفة التصنيع وصعوبة المعالجة
تُعدّ تكلفة الحصول على المواد الخام من الجرانيت مرتفعة، كما أن عمليات التعدين والنقل معقدة، وتتطلب المعالجة معدات وتقنيات متخصصة، مثل القطع والطحن والتلميع عالي الدقة، مما يرفع تكاليف التصنيع. ونظرًا لصلابته العالية وهشاشته وصعوبة معالجته، وسهولة ظهور عيوب مثل انهيار الحواف والتشققات، فإن نسبة الهدر مرتفعة.
تتوفر المواد الخام لقاعدة الصب على نطاق واسع، وتكلفتها منخفضة نسبيًا، وعملية الصب ناضجة، وصعوبة المعالجة بسيطة، ويمكن تنفيذ الإنتاج بكميات كبيرة باستخدام القالب، مما يضمن كفاءة إنتاج عالية وتكلفة قابلة للتحكم. مع ذلك، لتحقيق نفس الدقة والاستقرار العاليين لقاعدة الجرانيت، تكون متطلبات عملية الصب والمعالجة اللاحقة صارمة للغاية، مما يؤدي إلى ارتفاع التكلفة بشكل ملحوظ.
باختصار، تتميز قاعدة الجرانيت الدقيقة بميزة كبيرة في تطبيقات وحدات الحركة فائقة الدقة، حيث توفر دقة عالية وثباتًا ومقاومة للتآكل. أما قاعدة الصب، فتتميز بمزايا معينة من حيث التكلفة وسهولة التصنيع، وهي مناسبة للحالات التي تكون فيها متطلبات الدقة منخفضة نسبيًا، مع التركيز على خفض التكاليف.