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金屬鈑金新聞

形狀精度達(dá)到納米級別的組合機(jī)床

激光制造商情 來源:MM《現(xiàn)代制造》2011-01-07 我要評論(0 )   

微型化加工和超精密加工機(jī)床行業(yè)是一個雖然不大但是很精細(xì)的行業(yè)。在德國,大約有 5~6 家企業(yè)可以提供這種在成形精度和表面質(zhì)量方面達(dá)到納米級的高精密機(jī)床。據(jù)位于 Sal...

微型化加工和超精密加工機(jī)床行業(yè)是一個雖然不大但是很精細(xì)的行業(yè)。在德國,大約有5~6家企業(yè)可以提供這種在成形精度和表面質(zhì)量方面達(dá)到納米級的高精密機(jī)床。據(jù)位于SalemKugler有限責(zé)任公司股東總經(jīng)理Lothar Kugler估計,在德國,微型化和超精密機(jī)床按價值計算的市場容量大約為1500萬歐元。在爭取客戶的過程中,外國的競爭者,特別是美國的制造商們扮演著非常重要的角色。Kugler在論述其原因時說道:“從傳統(tǒng)意義上講,美國制造商在超精密切削加工方面要領(lǐng)先一步,因為是他們在軍事技術(shù)中開發(fā)了這種高科技的機(jī)器,他們在此中進(jìn)行了許多投資并不斷地進(jìn)行開發(fā)工作。”德國的制造廠商們在軍事技術(shù)的應(yīng)用方面過于保守,并因此錯失了在金剛石車削和銑削方面和先進(jìn)技術(shù)接軌的機(jī)會。但是他認(rèn)為,這并不涉及微型化加工。“我認(rèn)為,在這方面,我們要比美國企業(yè)先進(jìn)得多。日本企業(yè)也是我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對待的競爭者。”



Kugler有限責(zé)任公司股東總經(jīng)理Lothar Kugler說:

“能夠進(jìn)行切削加工和激光加工(laser oem)的組合機(jī)床是發(fā)展的趨勢。”

在談到增長率方面的問題時,Kugler認(rèn)為:“在可以用微型化和超精密機(jī)床加工的產(chǎn)品以兩位數(shù)的增長率增加的同時,機(jī)床的增長率卻是一位數(shù)。”按照他的觀點(diǎn),此中原因在于一些沒有解決的問題。“例如,如果涉及到要將一個30mm的銑刀進(jìn)行可重復(fù)地裝夾,同時具有很高的同心性精度的話,那么對目前可使用的主軸來說要求就過高了。”另一個問題是主軸升溫的問題,這個問題目前還不能按照使用所謂的“納米銑刀”進(jìn)行超精密加工的要求進(jìn)行控制。AachenFrauenhof 生產(chǎn)技術(shù)研究所的超精密機(jī)床組組長Christian Wenzel也認(rèn)為:“熱穩(wěn)定性問題是最困難的課題之一。”他把對超精密加工機(jī)床的要求歸結(jié)為以下幾點(diǎn):“特別高的定位和重復(fù)精度,非常高的軸的相互位置精度以及很好的減振性能。”因此靜液壓或加預(yù)應(yīng)力的氣體靜力導(dǎo)向裝置是不可放棄的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,或根據(jù)應(yīng)用情況采用直線電動機(jī)等等。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

帶有轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)-擺動裝置有一個360°的旋轉(zhuǎn)軸和一個±100°的擺動軸

可以達(dá)到45nm的表面光潔度

在加工中幾乎全部使用單晶體金剛石的切削刀具。這種切削材料的優(yōu)點(diǎn)是其硬度特別高,而且可以產(chǎn)生出具有原子狀態(tài)銳度的切削刃。只有具備在亞微米范圍的切削刃銳度,才可以制造出具有光學(xué)質(zhì)量的只有幾個納米的光潔度表面。Wenzel說:“使用一個很好的協(xié)調(diào)的系統(tǒng)是可以達(dá)到45nm的表面光潔度的。”形狀精度取決于要制造的工件的外部形狀。他說:“平面加工的形狀精度約為100nm100mm之間。”

Wenzel說:“采用超精密加工主要為了直接制造光學(xué)鏡組,如接觸透鏡和激光鏡組等,或者為了制造注塑模具。并可以普遍地對塑料和有色金屬材料進(jìn)行切削加工,如黃銅、銅、鋁、鎳等。” 令超精密加工廠商遺憾的是,因為金剛石和碳有著很高的親和性,因此它不能用于加工鋼材。Kugler說道:“目前這是不可能的。當(dāng)然,研究人員正在著手解決這個問題。例如,使用金剛石刀具進(jìn)行超聲波支持的鋼材加工。”目前仍在采用替代技術(shù),如研磨、激光加工(laser oem)或鋼材涂層等。

 

TDM 1150型超精密車床可以對直徑最大為300mm、長度最大為#p#分頁標(biāo)題#e#1500mm、

晶體結(jié)構(gòu)尺寸為3200mm的成形輥筒進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工

組合機(jī)床是發(fā)展趨勢

激光加工(laser oem)可以作為獨(dú)立的工藝方法使用,也可以和研磨結(jié)合采用,在此種情況下用激光打平工件表面上的磨紋。據(jù)Kugler估計,能夠進(jìn)行切削加工和激光加工(laser oem)的組合機(jī)床是發(fā)展的趨勢。

在微型化加工時,工件和刀具的裝卸輸送可以實(shí)現(xiàn)自動化,與此不同的是,超精密加工機(jī)床的裝卸輸送還是人工作業(yè)。預(yù)計這一點(diǎn)正在補(bǔ)救解決,Kugler說:“我們正在和生產(chǎn)技術(shù)研究所合作,設(shè)法用機(jī)器人自動并可重復(fù)地更換直徑為微米范圍的刀具。”目前使用的最小刀具直徑在30mm之下。

其他研究項目的宗旨在于加強(qiáng)德國制造商的競爭能力。例如,一個課題小組在“微型結(jié)構(gòu)”項目的框架內(nèi)正在研制一臺對輥筒進(jìn)行超精密加工的機(jī)床。想要加工直徑為200~600mm、長度為500~2000mm,晶體結(jié)構(gòu)尺寸為5~150mm的輥筒。機(jī)床需配備高精密度的金剛石刀具測量裝置,以便實(shí)現(xiàn)自動化更換刀具。該項目執(zhí)行單位Karlsruhe研究中心的Michael Petzold 說:“該項目進(jìn)展很快,已經(jīng)可以制造和試驗一臺展示型機(jī)器了。”Kugler在他的產(chǎn)品目錄中已經(jīng)列上了一種輥筒車床:TDM 1150型超精密車床,可以對直徑最大為300mm、長度最大為1500mm、晶體結(jié)構(gòu)尺寸為3~200mm的輥筒進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工。研制小組的最新產(chǎn)品是一個能滿足超精密加工要求的小型旋轉(zhuǎn)-擺動裝置,該裝置帶有能產(chǎn)生高動能的高轉(zhuǎn)矩電動機(jī)。“我認(rèn)為,我們是世界上惟一能提供這種產(chǎn)品的廠家。”#p#分頁標(biāo)題#e#

 

 

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