Lịch sử và tình hình hiện tại của máy công cụ CNC siêu chính xác tại Hoa Kỳ

Vào cuối những năm 1950, Hoa Kỳ bắt đầu thực hiện nghiên cứu máy công cụ xử lý siêu chính xác, khi sự phát triển của các thiết bị thử nghiệm phản ứng tổng hợp hạt nhân laser và các thiết bị thử nghiệm hồng ngoại cần phản xạ kim loại lớn, nhu cầu cấp thiết về công nghệ xử lý siêu chính xác và máy công cụ xử lý siêu chính xác. Bằng cách sử dụng các công cụ máy chính xác với độ chính xác cao tại thời điểm đó, một con dao giỏ hàng kim cương một điểm đã được sử dụng để cắt gương hợp kim nhôm và oxit đồng miễn phí, do đó, như là một điểm khởi đầu, chế biến siêu chính xác như một quá trình gia công mới đã được phát triển nhanh chóng.

Năm 1962, UnionCarbide lần đầu tiên phát triển một cũi hemethic siêu chính xác với vòng bi không khí than chì xốp, mà thành công nhận ra siêu chính xác gương quay với độ chính xác chiều: - 0. 6btm, độ nhám bề mặt là Rd0. 025gm, do đó thực hiện bước đầu tiên trong xử lý sub-micron. Tuy nhiên, kim cương siêu chính xác chuyển là thích hợp hơn cho một số vật liệu kim loại mềm, và trong hàng không vũ trụ, thiên văn học, quân sự và các ứng dụng khác của máy ảnh vệ tinh, phổ biến nhất được sử dụng là như thủy tinh, gốm sứ và các vật liệu giòn khác của các thiết bị phi kim loại. Cắt các vật liệu này bằng máy cắt kim cương có thể gây ra các vết nứt trên bề mặt tự xử lý. Mài siêu chính xác có lợi hơn cho việc xử lý vật liệu giòn.

Một sản phẩm đại diện khác của UnionCarbide là công cụ máy R-e-form as-a-ball thành công vào năm 1972. Đây là một nôi CNC tọa độ kép với phản hồi vị trí, có thể thay đổi góc và bán kính của đường ray cơ sở dao chỉ trong thời gian thực, và nhận ra việc xử lý gương của as-sple. Đường kính xử lý 380mm, độ chính xác hình dạng của mảnh làm việc là cộng hoặc trừ 0. 63um với độ nhám bề mặt của Ra0.023um.

MoorlSpecialT001 đã phát triển giường gương siêu chính xác kiểu Moori với trục chính không khí vào năm 1968, nhưng để đạt được chế biến siêu chính xác các vật liệu giòn, công ty vào năm 1980 trên thế giới lần đầu tiên phát triển điều khiển ba tọa độ của công cụ kim cương asperter loại M-18AG, máy mài kim cương. Máy sử dụng trục chính không khí với độ chính xác quay xuyên tâm là 0. 075Bm: Sử dụng hệ thống CNC Allen-Braley 7320, các nét trục X và Z lần lượt là 410mm và 230mm, và độ thẳng của đường ray là 0. Trong phạm vi 5gm, độ chính xác định vị của trục B là 0. 38um, sử dụng bánh xe mài kim cương để xử lý một loạt các gương kim loại không đáy với đường kính tối đa 356mm.

RankPneumo đã giới thiệu một máy tiện CNC siêu chính xác MSG hai trục vào năm 1980 sử dụng giao thoa kế laser để hoàn thành điều khiển vòng kín định vị. Các cũi có thể xử lý 350mm đường kính ase speral kim loại gương, xử lý độ nhám bề mặt của R để O. 05Bm. Năm 1988, công ty cũng đã phát triển thành công các máy công cụ ASG2500, ASG2500T, Nanoform300: những máy này không chỉ có thể được cắt đóng siêu mịn, mà còn có thể được xử lý đường kính lên đến 300mm như gương spular. Dựa trên các máy công cụ nêu trên, công ty cũng đã phát triển Nanoform600 vào năm 1990, có thể xử lý gương chiếu hậu với đường kính 600mm và độ chính xác hình dạng của phôi tốt hơn O. 14, độ nhám bề mặt tốt hơn Ra0. 01um. Năm 1996, công ty đã giới thiệu máy gia công composite siêu chính xác Nanoform250, không chỉ cho phép cắt, mài và đánh bóng kim cương, mà còn trực tiếp nghiền các bộ phận quang học vật liệu cứng và giòn đáp ứng chất lượng bề mặt quang học và độ chính xác bề mặt.

Hiện nay, Hoa Kỳ tham gia vào chế biến siêu chính xác và sản xuất các công ty nổi tiếng hơn, các doanh nghiệp ít nhất 30. Trong số các kết quả đại diện và quan trọng nhất là phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore nói trên tại Union Carbide. Từ những năm 1960, Phòng thí nghiệm LLNL đã phát triển các máy công cụ siêu chính xác DTM-1, DTM-2, và vào tháng 9 năm 1983 đã phát triển thành công cũi máy siêu chính xác kim cương quang học lớn DTM-3 đại diện cho mức cao nhất của máy công cụ siêu chính xác hiện đại. Máy có thể xử lý đường kính 2100rain, trọng lượng 4497k2 bộ phận làm việc, thiết bị truyền khung công cụ của nó sử dụng ổ ma sát, sử dụng giao thoa kế laser để đo vị trí, sử dụng vòng bi áp suất tĩnh lỏng và hướng dẫn áp suất tĩnh lỏng, độ chính xác vị trí lên đến 0. 013 đến m: chế biến các bộ phận đồng thau, độ nhám bề mặt lên đến R đến 0. 0076Bra.

Vào tháng 9 năm 1984, Phòng thí nghiệm LLNL, phối hợp với Viện Nghiên cứu Hàng không Wright của Không quân Hoa Kỳ, đã phát triển cũi CNC siêu chính xác dọc lớn của Máy tiện Quang học lớn Diaramond. Giường có thể xử lý các bộ phận làm việc đường kính 1625mm, sử dụng giao thoa kế laser tần số kép 7 chiều được phát triển đặc biệt cho một loạt các phép đo thông tin vị trí, và sau đó thông qua xử lý dữ liệu, để cung cấp thông tin phản hồi chính xác cho hệ thống servo, giá đỡ dao truyền động để đảm bảo vị trí của công cụ so với mảnh làm việc, độ phân giải đo lường là 0. 635nm. Để đảm bảo tính chính xác của điều khiển servo vị trí, phương pháp điều khiển servo kỹ thuật số chính xác được áp dụng, và phần điều khiển là một thiết bị CNC nội bộ. Để đạt được vi hướng nội của công cụ, máy sử dụng cơ chế dịch chuyển vi mô hiện tại, có thể nhận ra sự dịch chuyển vi mô quy mô nano và độ chính xác xử lý có thể đạt đến 0. 025 đến m. LODTM được công nhận là một trong những mức cao nhất của cũi siêu chính xác trên thế giới hiện nay.