浅谈超精密加工技术的快刀伺服系统

随着科学技术的日益进步，超精密加工技术也得到了飞速发展，具有复杂面型的微结构元件被广泛地应用于军事、高科技装备、光纤通讯等诸多领域。这类元件结构复杂，并且加工精度要求很高，用传统的加工方法已很难满足加工需求。随着技术的不断进步，涌现出很多种超精密加工方法，能够加工出满足需求的微结构表面，如光刻蚀加工、微细磨削加工、激光加工、快刀伺服等。这些方法都有各自的优缺点，其中快刀伺服是比较经典的超精密加工技术，是微结构车削加工研究的热点之一。

快刀伺服加工是指在车削加工过程中，借助与安装在Z轴上的快刀伺服微进给机构驱动刀具作高频响、小幅值的轴向快速进给运动，并与高精度的回轴和径向进给相配合，完成这个车削加工过程。与Z轴一般几十赫兹的进刀频率相比，快刀伺服微进给机构的进刀频率可以达到几千赫兹甚至更高，从而大大提高了加工效率。

与其它超精密加工方式相比，快刀伺服车削加工技术具有高频响、高效率的特点，一次加工就能够得到高面型精度的复杂微结构表面，适用于光学元件等微结构元件的高效优质加工。

快刀伺服车削加工要求高频响、高精度的微进给，目前微进给机构的驱动方式主要以压电陶瓷驱动。压电陶瓷驱动的快刀伺服具有响应速度快、加速度高、频响范围宽、易于控制等诸多优点。

快刀伺服微进给机构是快刀伺服加工系统中非常重要的部件，作为高速高精度位移输出机构，其性能的好坏对快刀伺服加工的微结构表面质量有直接影响。芯明天科技设计研发的P92、P93系列压电快速刀具定位器，具有承载力大、响应速度快、频率范围宽、纳米级精度的优点，是快刀伺服的首选产品。

芯明天压电快刀定位器

芯明天具有近20种专为快刀伺服微加工而设计的快速刀具定位台，它们有着位移、频率、闭环方式、出力、驱动电压、外观结构等性能的差别。

在位移参数上，由十几微米到百微米以上的行程范围，不同的位移下工作频率也不同。

例如，芯明天P92.X20S快速刀具定位台，在18μm行程下，工作频率可达95Hz；在9μm行程下，工作频率可达190Hz；而在1μm行程下，工作频率达600Hz。

芯明天压电快速刀具定位台有多种闭环方式可选，如电容式、电感式、应变式闭环，也可采用外部闭环的控制方式。闭环方式的不同影响着快速刀具定位台的控制精度、工作频率及成本等因素。

P92.X20系列快速刀具定位台

行程：18μm

驱动电压：0~150V

承载能力：300g

闭环方式可选

P92.X25系列快速刀具定位台

行程：23μm

空载谐频频率：3000Hz

出力：1000N

闭环方式可选

P92.X40系列快速刀具定位台

行程：40μm

驱动电压：0~1000V

出力：3000N

定制散热孔

P92.X70系列快速刀具定位台

行程：75μm

定位精度：0.01%F.S.

定制防尘防液滴型

闭环方式可选

P93.X70系列快速刀具定位台

行程：81μm

承载能力：20kg

分辨率：达3nm

闭环方式可选

芯明天快速刀具定位台应用案例

导光板加工；

光学元件车削加工；

P93快刀台与手调台结合超精密加工；

定制散热装置的快速刀具定位台。

责任编辑：tzh