近年來，我國消費(fèi)電子、安防、汽車等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)了光學(xué)鏡片行業(yè)的強(qiáng)勢崛起，并涌現(xiàn)出一批技術(shù)工藝先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量可靠、在國際市場中具有較強(qiáng)競爭力的優(yōu)秀企業(yè)。2021年，我國光學(xué)鏡片產(chǎn)業(yè)規(guī)模約1600億元，并有望因自動(dòng)駕駛、激光雷達(dá)等領(lǐng)域的市場崛起而迎來新的機(jī)遇。
與此同時(shí)，下游高端市場的興起也對(duì)光學(xué)模具加工的精度、光潔度等指標(biāo)提出了更高的要求，精密加工企業(yè)面臨新一輪挑戰(zhàn)。
穆爾納米(Moore Nanotech)超精密加工機(jī)床
面對(duì)日益提升的高品質(zhì)需求，精密加工行業(yè)也在不斷錘煉、提升設(shè)備性能及綜合解決方案，中國/亞洲市場引入了穆爾納米 (Moore Nanotech) 最新推出的超精密加工機(jī)床——250UPL-MP。
據(jù)了解，250UPL-MP超精密加工機(jī)床是Moore Nanotech公司專為嚴(yán)苛公差的光學(xué)模具領(lǐng)域而開發(fā)設(shè)計(jì)的，其先進(jìn)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在：
1.主軸增強(qiáng)——工作主軸經(jīng)過增強(qiáng)設(shè)計(jì)，采用高剛性多孔石墨涂層空氣靜壓主軸，最高轉(zhuǎn)速5000 RPM，并通過優(yōu)化參數(shù)減少主軸跳動(dòng)對(duì)模具的影響，主軸軸向跳動(dòng)≤4nm。值得一提的是，該設(shè)備還預(yù)埋了排液槽，適合大流量沖液加工。
2.床身增強(qiáng)——床身整體用花崗巖鑄造，比以往支架式的床身剛性更加提升，且由于花崗巖的熱膨脹系數(shù)由于鋼材，使得這款設(shè)備在溫度波動(dòng)較大的環(huán)境有著更好的熱穩(wěn)定性;
3.高效計(jì)算——DELTA TAU POWER PMAC配備1.2GHZ四核ARM，支持同時(shí)計(jì)算高密度數(shù)據(jù)刀具路徑和運(yùn)行監(jiān)控，在整個(gè)加工過程中實(shí)現(xiàn)PMAC數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀況的傳輸。
4.高效制造——機(jī)床尺寸增大，以適應(yīng)配置油靜壓B軸和磨削配置。X和Z軸增加至250mm行程，擴(kuò)大空間后配置多刀位車削、磨削、快刀伺服等，能夠?qū)崿F(xiàn)兩軸或復(fù)雜自由曲面加工，如AR/VR等。
5.降低誤差——通過優(yōu)化機(jī)床參數(shù)，改善環(huán)境因素對(duì)機(jī)床的影響。與標(biāo)準(zhǔn)250UPL V2相比，250UPL MP顯著降低了跟隨誤差(最高可減少40%)。
6.降低刀紋——通過改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)以及電子控制技術(shù)，使機(jī)床更加穩(wěn)定，顯著改善了表面粗糙度及整體加工面的車刀紋。
憑借上述六大先進(jìn)設(shè)計(jì)，250UPL-MP超精密加工機(jī)床在高精度光學(xué)模具加工上有著更優(yōu)異的表現(xiàn)。
激光輔助系統(tǒng) 提升超精密加工的競爭力
為進(jìn)一步提升部分加工領(lǐng)域的加工精度，在超精密加工機(jī)床的基礎(chǔ)上，引入了Micro-LAM的核心產(chǎn)品——單點(diǎn)金剛石激光輔助系統(tǒng)——OPTIMUS T2。
微激光輔助加工技術(shù)是將激光與金剛石刀具結(jié)合起來，對(duì)半導(dǎo)體材料硅等進(jìn)行加熱軟化和切削加工。據(jù)介紹，采用微激光輔助加工技術(shù)可使超精密車床的加工能力得到大大提高并能減少材料的浪費(fèi)和刀具購買的支出，其原理是：采用激光射線來加熱刀尖接觸工件表面的區(qū)域，以達(dá)到軟化材料、增大韌性、降低脆性的效果，使其變得不易碎裂而便于加工。這樣可以很大程度地降低金剛石刀具的切削阻力，延長刀具的壽命。
而Micro-LAM所研發(fā)的單點(diǎn)金剛石激光輔助系統(tǒng)，比起常規(guī)的激光輔助加工系統(tǒng)更為有效。常規(guī)的激光輔助加工是在刀具外部用激光照射工件表面，而Micro-LAM的創(chuàng)新專利，則是讓激光束穿過透明的金鋼石，準(zhǔn)確落點(diǎn)于刀刃和工件的切削點(diǎn)上。由于精確聚焦減少了刀具切割區(qū)域的壓力和受熱面積，采用新專利的OPTIMUS T2能夠大幅提升切面的精度和光潔度，保留材料本身的機(jī)械和光學(xué)特性。
憑借獨(dú)有的創(chuàng)新專利技術(shù)，OPTIMUS T2能夠輔助超精密加工機(jī)床，使所加工的光學(xué)鏡片獲得更好的表面光潔度和最小(或幾乎沒有)表面亞表面的損傷、延長刀具壽命、在不影響工件的表面質(zhì)量的同時(shí)有效提高生產(chǎn)率。
具體效果如下：
a. 硅
對(duì)于硅 ，相較于傳統(tǒng)車削加工，激光輔助車削加工延長刀具壽命4倍，減輕了亞表面的損傷，改善了表面光潔度;每把刀具能加工更多符合要求的零件，加工速度加工快5倍，增強(qiáng)了力學(xué)和光學(xué)的完善結(jié)合，減少了加工大零件所需要的拋光，能夠加工直徑大于300毫米的工件。
b. 硫化鋅
對(duì)于硫化鋅，相較于傳統(tǒng)車削加工，激光輔助車削加工零件速度快了4倍，延長刀具壽命;增強(qiáng)了力學(xué)和光學(xué)的完善結(jié)合，改善了表面光潔度4倍多，減少了霧氣和麻點(diǎn)，每把刀具能加工更多符合要求的零件。
c. 氟化鈣
對(duì)于氟化鈣 ，相較于傳統(tǒng)車削加工，激光輔助車削加工零件加工快了3倍，延長刀具壽命，每把刀能加工更多符合要求的零件，改善了表面光潔度，減少拋光甚至不拋光，增強(qiáng)了力學(xué)和光學(xué)的完善結(jié)合。
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