淺談超精密加工技術(shù)的快刀伺服系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，超精密加工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，具有復(fù)雜面型的微結(jié)構(gòu)元件被廣泛地應(yīng)用于軍事、高科技裝備、光纖通訊等諸多領(lǐng)域。這類元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且加工精度要求很高，用傳統(tǒng)的加工方法已很難滿足加工需求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，涌現(xiàn)出很多種超精密加工方法，能夠加工出滿足需求的微結(jié)構(gòu)表面，如光刻蝕加工、微細(xì)磨削加工、激光加工、快刀伺服等。這些方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中快刀伺服是比較經(jīng)典的超精密加工技術(shù)，是微結(jié)構(gòu)車削加工研究的熱點(diǎn)之一。

快刀伺服加工是指在車削加工過程中，借助與安裝在Z軸上的快刀伺服微進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀具作高頻響、小幅值的軸向快速進(jìn)給運(yùn)動，并與高精度的回軸和徑向進(jìn)給相配合，完成這個車削加工過程。與Z軸一般幾十赫茲的進(jìn)刀頻率相比，快刀伺服微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)刀頻率可以達(dá)到幾千赫茲甚至更高，從而大大提高了加工效率。

與其它超精密加工方式相比，快刀伺服車削加工技術(shù)具有高頻響、高效率的特點(diǎn)，一次加工就能夠得到高面型精度的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)表面，適用于光學(xué)元件等微結(jié)構(gòu)元件的高效優(yōu)質(zhì)加工。

快刀伺服車削加工要求高頻響、高精度的微進(jìn)給，目前微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式主要以壓電陶瓷驅(qū)動。壓電陶瓷驅(qū)動的快刀伺服具有響應(yīng)速度快、加速度高、頻響范圍寬、易于控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。

快刀伺服微進(jìn)給機(jī)構(gòu)是快刀伺服加工系統(tǒng)中非常重要的部件，作為高速高精度位移輸出機(jī)構(gòu)，其性能的好壞對快刀伺服加工的微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量有直接影響。芯明天科技設(shè)計(jì)研發(fā)的P92、P93系列壓電快速刀具定位器，具有承載力大、響應(yīng)速度快、頻率范圍寬、納米級精度的優(yōu)點(diǎn)，是快刀伺服的首選產(chǎn)品。

芯明天壓電快刀定位器

芯明天具有近20種專為快刀伺服微加工而設(shè)計(jì)的快速刀具定位臺，它們有著位移、頻率、閉環(huán)方式、出力、驅(qū)動電壓、外觀結(jié)構(gòu)等性能的差別。

在位移參數(shù)上，由十幾微米到百微米以上的行程范圍，不同的位移下工作頻率也不同。

例如，芯明天P92.X20S快速刀具定位臺，在18μm行程下，工作頻率可達(dá)95Hz；在9μm行程下，工作頻率可達(dá)190Hz；而在1μm行程下，工作頻率達(dá)600Hz。

芯明天壓電快速刀具定位臺有多種閉環(huán)方式可選，如電容式、電感式、應(yīng)變式閉環(huán)，也可采用外部閉環(huán)的控制方式。閉環(huán)方式的不同影響著快速刀具定位臺的控制精度、工作頻率及成本等因素。

P92.X20系列快速刀具定位臺

行程：18μm

驅(qū)動電壓：0~150V

承載能力：300g

閉環(huán)方式可選

P92.X25系列快速刀具定位臺

行程：23μm

空載諧頻頻率：3000Hz

出力：1000N

閉環(huán)方式可選

P92.X40系列快速刀具定位臺

行程：40μm

驅(qū)動電壓：0~1000V

出力：3000N

定制散熱孔

P92.X70系列快速刀具定位臺

行程：75μm

定位精度：0.01%F.S.

定制防塵防液滴型

閉環(huán)方式可選

P93.X70系列快速刀具定位臺

行程：81μm

承載能力：20kg

分辨率：達(dá)3nm

閉環(huán)方式可選

芯明天快速刀具定位臺應(yīng)用案例

導(dǎo)光板加工；

光學(xué)元件車削加工；

P93快刀臺與手調(diào)臺結(jié)合超精密加工；

定制散熱裝置的快速刀具定位臺。

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