Rank Pneumo一直试图开发机器幻灯片,可以提供高水平的精度,从而有助于提高其金刚石磨削和车床的性能。在成功完成这些机器幻灯片之后,该公司能够设计一个反馈分辨率为0.05微英寸的车床.这导致了一个设计,这是明显不同于以往的钻石车床的设计开发的Rank Pneumo。
事实上,在过去的几年里,公司已经被要求设计出亚微英寸或亚微英寸的机器重度的决议.这种分辨率抵消了加工和机械误差,这些误差在加工表面上是相当小的。
通过高分辨率,伺服“狩猎”的振幅可以显著降低,这是发生时,一个固定的位置是由一个轴,使机床改进平面在两轴设备。2020欧洲杯下注官网当涉及到SMI机器时,金刚石车床的用户是小心的。高分辨率,加上Rank Pneumo新设计的主轴和增强的流体静压滑块,将有助于开发先进的金刚石车削设备,可以提供连续的性能,这在目前的机器是不可能的。2020欧洲杯下注官网
分辨率和精度
伺服系统集成在金刚石车床上。如果提高该伺服系统的分辨率,也可以在很大程度上提高重复性。然而,提高分辨率并不能提高系统的精度。即使一个机械师的尺寸稍微短一点,它也不会是精确的,不管毕业设计多么精细。通过控制环境和机器的几何形状以及精确地知道“标尺”的长度,是有可能达到精度的。这个尺度就是干涉仪所用的光的波长。在这里,SMI分辨率使它不可能命令机器移动的增量太小,无法在工件表面可见。
机械设计
新的车床设计如图1所示。在这个图中,主轴被放置在X轴上,而X轴又被放置在立管上,这样X轴就覆盖了Z轴。这种设置使它有可能利用强硬的,非伸缩的方式覆盖,这不会影响滑动的精度,并容忍大量的冷却剂泛滥。滑块顶部有不同的高度,为旋转第三轴或改善摆动能力提供足够的空间。在自流平空气悬架系统上,安装了一个巨大的花岗岩块作为滑轨下的支撑结构。
图1所示。车床的总体设计
使用模块化的静压滑块,Rank Pneumo显著改善了其SMI车床的形状。这些载玻片无需手动研磨即可粉碎,行程直线度优于0.5 ppm。这比Rank Pneumo的新一代机器的规格更好。此外,在俯仰、横摇和偏航方面也做了类似的改进。Rank Pneumo使用了一个滚珠轴承中间滑块,它与主滑块通过静压连接,从而将滑块刚度的纵向刚度提高了4倍,并同时向系统引入了相当大的阻尼。增加的阻尼和刚度在改善机器动力学中起着重要作用,而这反过来又提高了伺服系统的性能。
幻灯片
载玻片可用于各种尺寸和配置,以设计各种类型的机器。这些模块化单元在约束箱形设计中使用静压轴承。
中间滑块将滑块从丝杠上分离出来,并在滚珠道上平移。一个静压推力轴承和滚珠螺母由这个中间滑道承载。前者将推力从滚珠螺母转移到初级滑块。图2显示了其中一张幻灯片的横截面,图3展示了中间幻灯片是如何组织的。
图2。滑块横截面
图3。中间载玻片的布置
如果推力轴承设计得当,可以实现阻尼和刚度的正确组合,从而实现响应性和高阻尼系统。滚珠丝杠由直流伺服电机驱动,直流伺服电机由线性功率放大器驱动。非接触式限位开关用于防止驱动传统开关所需的力对滑动直线度的影响。
主轴
设计了一种先进的静压空气轴承主轴用于机床。这种主轴是通过永久附着在主轴上的电机转子进行电动化的。在前轴颈轴承后方,主轴止推轴承直接放置,以减少主轴机头的轴向漂移。与早期的设计相比,轴颈轴承的跨度得到了显著改善。为了使加速度特性得到改善,转动惯量被大大减小。图4显示了主轴的一部分,并显示了设计特点。
图4。锭子的一部分
环境
环境控制着机器制造高质量零件的能力。环境的改善意味着机器精度的提高。为了记录SMI车床的结构,温度控制环境要求在华氏零点几度以内,而相对湿度保持在一个百分点以内。
波长的光
光的波长和速度取决于它所经过的介质。虽然所有的干涉测量都可以在真空中进行,但这种技术成本很高,而且还涉及到真空泵及其相关配件的维护。Rank Pneumo的设计不是使用真空,而是使用折光计来确定空气的折射率,并实时纠正局部条件变化造成的误差。折光计放置在Z轴滑块的后部,靠近花岗岩机座的表面。
干涉测量法
在惠普激光技术专利到期后,许多新产品被引入市场。其中包括Zygo公司的一款产品,该产品利用声光调制器来产生20兆赫兹频率分裂的双频激光束。这比惠普和其他类似产品生产商使用的调制器高出一个数量级。
结果是,Zygo的双通干涉仪显示分辨率为0.05微米英寸,能够在0.5米/秒的工作。此外,Zygo干涉仪的成本与惠普系统的成本相似。干涉测量机的设计如图5所示。在这里,可以看到X轴光束路径放置在真空卡盘的背面,并且在主轴中心线高度。Z轴包括两个干涉仪:一个用于确定俯仰和另一个用于确定滑动的位移。这种设置有助于纠正阿贝误差。
图5。干涉测量仪在机器上的布局
关闭伺服回路
一个控制器需要接受来自干涉仪的32位并行信息,以高速率处理相同的信息,并关闭干涉仪伺服回路.只要给出描述光学表面的方程作为输入,计算机就能产生加工光学表面所需的命令。这种设备是由克兰菲尔德精密系统(CPS)生产的,它是CUPE的一个部门。美国和英国的机床制造商都在使用CUPROC-16控制器。这个系统的成本与艾伦-布拉德利控制器的成本是有竞争力的。
结论
改进的反馈分辨率只是使机器更有能力的参数之一。必须注意机器的整体设计、控制机器的次级电子设备以及机器运行的环境。控制器和激光器现在可以与Rank Pneumo的先进机器设计集成,以开发一个优秀的钻石车削设备。2020欧洲杯下注官网
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