圧電高速工具サーボ超精密微細加工システム

科学技術の進歩に伴い、超精密加工技術も急速に発展した。複雑な表面を持つ微細構造素子は、ハイテク機器や光ファイバ通信などの分野で広く使用されている。このような部品は構造が複雑で、加工精度の要求が高く、伝統的な加工方法は加工要求を満たすことが難しい。技術の進歩に伴い、リソグラフィ、マイクロ研削、レーザ加工、高速工具サーボなどの必要を満たす微細構造表面を加工することができる超精密加工方法が数多く登場している。これらの方法にはそれぞれ長所と短所がある。その中で、高速工具サーボは比較的に古典的な超精密加工技術であり、微細構造旋削研究のホットスポットの一つである。

高速工具サーボ加工とは、Z軸に取り付けられた高速工具サーボマイクロフィード機構を指し、旋削中に工具を駆動して高周波応答、小振幅軸方向急速フィード運動を行い、高精度リターン軸とラジアルフィードと合わせて、この旋削過程を完成する。Z軸の送り周波数が一般的に数十ヘルツであるのに対し、高速工具サーボ微小送り機構の送り周波数は数千ヘルツ以上に達することができ、これは加工効率を大幅に向上させる。

他の超精密加工方法と比べて、高速工具サーボ旋削加工技術は高周波応答と高効率の特徴がある。一次加工で高い表面精度を持つ複雑な微細構造表面を得ることができ、光学素子加工などの微細構造部品の高効率と高品質に適している。

高速工具サーボ旋削加工には高周波応答と高精度微送りが必要である。現在、微送り機構の駆動方式は主に圧電セラミックスによって駆動されている。圧電セラミック駆動の高速工具サーボシステムは応答速度が速く、加速度が高く、周波数応答範囲が広く、制御しやすいなどの利点がある。

高速工具サーボ微小送り機構は高速工具サーボ加工システムの重要な構成部分である。高速で高精度な変位出力機構として、その性能は高速工具サーボ加工によって加工された微細構造の表面品質に直接影響する。CoreMorowが設計・開発したP 92とP 93シリーズの圧電高速工具位置決め器具は、積載能力が大きく、応答速度が速く、周波数範囲が広く、ナノ精度が高いなどの利点がある。これらは高速工具サーボシステムの第一選択です。

CoreMorrow圧電高速工具ロケータ

CoreMorrowには、高速工具サーボマイクロマシニング用に設計された20種類近くの高速工具位置決めプラットフォームがあります。これらは変位、周波数、閉ループモード、出力、駆動電圧、外観、構造などの性能に差がある。

変位パラメータについては、10ミクロンから100ミクロンまでの異なる変位では、動作周波数が異なります。

例えば、CoreMorrow P92.X20 S高速工具位置決め台は、18μmストロークで95 Hzの動作周波数を達成することができます。9μmストロークでは、動作周波数は190 Hzに達することができます1μmストロークでは、動作周波数は600 Hzに達することができる。

圧電高速工具の位置決め段階には、容量式、インダクタンス式、ひずみ式閉ループなどの閉ループオプションがあり、外部閉ループ制御方法を使用することもできます。異なる閉ループ方法は高速工具位置決め段階の制御精度、操作頻度、コストなどの要素に影響を与える。