Historia i obecna sytuacja ultraprecyzyjnych obrabiarek CNC w Stanach Zjednoczonych

W późnych latach pięćdziesiątych Stany Zjednoczone zaczęły przeprowadzać badania nad obrabiarkami do obróbki ultraprecyzyjnej, kiedy rozwój urządzeń eksperymentalnych w zakresie laserowej fuzji jądrowej i urządzeń eksperymentalnych na podczerwień wymaga dużych metalowych reflektorów, pilna potrzeba ultra-precyzyjnej technologii przetwarzania i ultra- obrabiarki do obróbki precyzyjnej. Dzięki zastosowaniu precyzyjnych obrabiarek o wysokiej precyzji w tamtym czasie, do cięcia lustrzanego stopów aluminium i beztlenków miedzi wykorzystano jednopunktowy diamentowy nóż wózkowy, dlatego jako punkt wyjścia przyjęto ultraprecyzyjną obróbkę jako nowy proces obróbki. szybko się rozwijał.

W 1962 roku UnionCarbide po raz pierwszy opracował ultraprecyzyjną hemetyczną szopkę z porowatymi grafitowymi łożyskami powietrznymi, która z powodzeniem umożliwiła ultra-precyzyjne toczenie lustrzane z dokładnością wymiarową: - 0,6 btm, chropowatość powierzchni wynosi Rd0. 025gm, robiąc tym samym pierwszy krok w przetwarzaniu submikronowym. Jednak ultraprecyzyjne toczenie diamentów jest bardziej odpowiednie dla niektórych miękkich materiałów metalowych, aw kosmosie, astronomii, wojsku i innych zastosowaniach kamer satelitarnych, najczęściej używane są takie jak szkło, ceramika i inne kruche materiały urządzeń niemetalowych. Cięcie tych materiałów za pomocą diamentowych frezów może powodować pęknięcia na powierzchni do samodzielnego przetwarzania. Szlifowanie ultraprecyzyjne bardziej sprzyja obróbce kruchych materiałów.

Innym reprezentatywnym produktem UnionCarbide jest udana obrabiarka Re-form as-spondial as-a-ball z 1972 r. Jest to dwukoordynacyjna szopka CNC ze sprzężeniem zwrotnym pozycji, która może w rzeczywistości zmieniać narożnik i promień szyny podstawy noża. tylko czas i zrealizować lustrzane przetwarzanie as-sple. Średnica obróbki 380mm, dokładność kształtu przedmiotu obrabianego wynosi plus minus 0,63um przy chropowatości powierzchni Ra0,023um.

MoorlSpecialT001 opracował ultraprecyzyjne łóżko lustrzane typu Moori z wrzecionem pneumatycznym w 1968 roku, ale w celu uzyskania ultraprecyzyjnej obróbki kruchych materiałów firma w 1980 roku po raz pierwszy na świecie opracowała trójkorzędowe sterowanie Toczenie narzędzi diamentowych typu asperter 18AG, szlifierka diamentowa. Maszyna wykorzystuje wrzeciono pneumatyczne o dokładności obrotu promieniowego 0,075Bm: W systemie CNC Allen-Braley 7320, skoki osi X i Z wynoszą odpowiednio 410 mm i 230 mm, a prostoliniowość szyn wynosi 0. Wewnątrz 5gm, dokładność pozycjonowania osi B wynosi 0,38um, przy użyciu diamentowych ściernic do obróbki różnych asymtycznych metalowych luster o maksymalnej średnicy 356 mm.

RankPneumo wprowadził w 1980 roku ultraprecyzyjną tokarkę CNC firmy MSG z dwuosiowym układem zawieszenia, która wykorzystuje interferometry laserowe do pełnego sterowania pozycyjnego w zamkniętej pętli. Szopka może obrabiać lustro metalowe o średnicy 350 mm, przetwarzając chropowatość powierzchni R do 0,05Bm. W 1988 roku firma opracowała również udane obrabiarki ASG2500, ASG2500T, Nanoform300: maszyny te mogą nie tylko wykonywać bardzo precyzyjne cięcie bliskie, ale mogą być również obrabiane do średnicy 300 mm jako lustra spular. Opierając się na wyżej wymienionych obrabiarkach, firma opracowała również w 1990 roku Nanoform600, który może obrabiać lustra asperteryczne o średnicy 600mm, a dokładność kształtu obrabianego przedmiotu jest lepsza niż O. 14, chropowatość powierzchni jest lepsza niż Ra0. 01um. W 1996 roku firma wprowadziła na rynek ultraprecyzyjną maszynę do obróbki kompozytów Nanoform250, która nie tylko umożliwia cięcie diamentowe, szlifowanie i polerowanie, ale także bezpośrednio szlifuje twarde i kruche części optyczne materiałów, które spełniają optyczną jakość powierzchni i dokładność powierzchni.

Obecnie Stany Zjednoczone zaangażowały się w ultraprecyzyjną obróbkę i produkcję bardziej znanych firm, przedsiębiorstw co najmniej 30. Wśród najbardziej reprezentatywnych i znaczących wyników było wspomniane laboratorium Lawrence Livermore National Laboratory w Union Carbide. Od lat sześćdziesiątych LLNL Laboratories opracowywało ultraprecyzyjne obrabiarki DTM-1, DTM-2, a we wrześniu 1983 roku z powodzeniem opracowało poziome, duże optyczne diamentowe, ultraprecyzyjne łóżeczko DTM-3 reprezentujące najwyższy poziom współczesnych ultra-precyzyjnych obrabiarek. . Maszyna może przetwarzać części robocze o średnicy 2100, ciężar 4497k2, urządzenie do przenoszenia ramy narzędziowej za pomocą napędu ciernego, zastosowanie interferometru laserowego do pomiaru położenia, zastosowanie łożysk do pomiaru ciśnienia statycznego cieczy i prowadnicy ciśnienia statycznego cieczy, dokładność położenia do 0. 013 do m: obróbka elementów mosiężnych, chropowatość powierzchni do R do 0,0076Bra.

We wrześniu 1984 r. LLNL Laboratories we współpracy z Wright Aviation Research Institute of the US Air Force opracowały dużą pionową, ultraprecyzyjną podstawę CNC tokarki Large Optics Diaramond Turning Machine. Łóżko może przetwarzać części robocze o średnicy 1625 mm, przy użyciu specjalnie opracowanego 7-kierunkowego interferometru laserowego o podwójnej częstotliwości do różnych pomiarów informacji o położeniu, a następnie poprzez przetwarzanie danych, aby zapewnić dokładne informacje zwrotne do systemu serwo, uchwyt noża napędowego do zapewnić położenie narzędzia względem obrabianego przedmiotu, rozdzielczość pomiaru 0,635 nm. Aby zapewnić dokładność sterowania serwomechanizmem pozycji, przyjęto precyzyjną metodę cyfrowego sterowania serwomechanizmem, a częścią sterującą jest wewnętrzne urządzenie CNC. Aby uzyskać mikro-do wewnątrz narzędzia, maszyna wykorzystuje mechanizm mikro-przemieszczenia prądu pedicznego, który może realizować mikro-przemieszczenie w skali nano, a dokładność przetwarzania może osiągnąć 0,025 do m. LODTM jest obecnie uznawany za jeden z najwyższych poziomów ultraprecyzyjnych łóżeczek na świecie.