La història i la situació actual de les eines de màquines CNC d'ultra precisió als Estats Units

A finals de la dècada de 1950, els Estats Units van començar a dur a terme eines de màquines de processament d'ultra precisió, quan el desenvolupament de dispositius experimentals de fusió nuclear làser i dispositius experimentals d'infrarojos necessiten grans reflectors metàl·lics, la necessitat urgent de tecnologia de processament d'ultra precisió i eines de màquina de processament d'ultra precisió. Mitjançant l'ús d'eines de màquina de precisió amb alta precisió en aquest moment, es va utilitzar un ganivet de carro de diamants d'un sol punt per al tall mirall d'aliatge d'alumini i lliure d'òxid de coure, de manera que com a punt de partida, el processament d'ultra precisió com un nou procés de mecanitzat s'ha desenvolupat ràpidament.

El 1962, UnionCarbide va desenvolupar per primera vegada un pessebre hemètic d'ultra precisió amb coixinets d'aire de grafit porosos, que es va adonar amb èxit de gir mirall d'ultra-precisió amb precisió dimensional de : - 0. 6btm, rugositat superficial és Rd0. 025gm, donant així el primer pas en el processament de sub-micres. No obstant això, el gir d'ultra precisions de diamants és més adequat per a alguns materials de metall suau, i en l'aeroespacial, l'astronomia, l'exèrcit i altres aplicacions de les càmeres de satèl·lit, les més utilitzades són com el vidre, la ceràmica i altres materials fràgils de dispositius no metàl·lics. Tallar aquests materials amb talladors de diamants pot causar esquerdes a la superfície d'autodes processament. La mòlta d'ultra precisió és més propícia per al processament de materials fràgils.

Un altre producte representatiu d'UnionCarbide és la seva exitosa eina de màquina R-e-form as-a-ball el 1972. Es tracta d'un bressol CNC de doble coordenada amb retroalimentació de posició, que pot canviar la cantonada i el radi del rail base de ganivet en temps real només, i adonar-se del processament mirall de as-sple. Diàmetre de processament de 380mm, la precisió de la forma de la peça de treball és més o menys 0. 63um amb una rugositat superficial de Ra0.023um.

MoorlSpecialT001 va desenvolupar el llit mirall d'ultra precisió tipus Moori amb fus d'aire el 1968, però per tal d'aconseguir el processament ultra-precisió de materials fràgils, l'empresa el 1980 al món va desenvolupar per primera vegada el control de tres coordenades de l'eina de diamants tipus M-18AG, màquina de mòlta de diamants. La màquina utilitza un fus d'aire amb una precisió de rotació radial de 0. 075Bm: Utilitzant el sistema CNC Allen-Braley 7320, els traços de l'eix X i Z són 410mm i 230mm, respectivament, i la recta dels rails és 0. Dins de 5gm, la precisió de posicionament de l'eix B és 0. 38um, utilitzant rodes de mòlta de diamants per processar una varietat de miralls metàl·lics amètics amb un diàmetre màxim de 356mm.

RankPneumo va introduir un torn de CNC d'ultra precisió MSG de dos eixos el 1980 que utilitza interferòmetres làser per completar el control posicional de bucle tancat. El pessebre pot processar mirall metàl·lic espelta de 350mm de diàmetre, processant la rugositat superficial de R a O. 05Bm. El 1988, la companyia també va desenvolupar l'èxit ASG2500, ASG2500T, nanoform300 eines de màquines: aquestes màquines no només poden ser de tall proper ultrafin, sinó que també es poden processar fins a 300 mm de diàmetre com a miralls spulars. Basant-se en les eines de màquines esmentades anteriorment, l'empresa també va desenvolupar el Nanoform600 el 1990, que pot processar miralls asperterials amb un diàmetre de 600mm, i la precisió de la forma de la peça de treball és millor que O. 14, la rugositat superficial és millor que Ra0. 01um. El 1996, la companyia va introduir la màquina de mecanitzat compost d'ultra precisió Nanoform250, que no només permet el tall de diamants, mòlta i polit, sinó que també moldre directament peces òptiques de material dur i fràgil que compleixen amb la qualitat òptica de la superfície i la precisió superficial.

En l'actualitat, els Estats Units es dediquen al processament d'ultra precisió i la fabricació d'empreses més conegudes, empreses com a mínim 30. Entre els resultats més representatius i significatius hi havia l'esmentat laboratori del Laboratori Nacional Lawrence Livermore a Union Carbide. Des de la dècada de 1960, LLNL Laboratories ha desenvolupat DTM-1, DTM-2 eines de màquines d'ultra-precisió, i al setembre de 1983 va desenvolupar amb èxit el DTM-3 horitzontal gran diamant òptic ultra-precisió que representa el nivell més alt d'eines de màquina d'ultra precisió contemporània. La màquina pot processar diàmetre 2100rain, pes 4497k2 parts de treball, el seu dispositiu de transmissió de marc d'eines utilitzant unitat de fricció, l'ús d'interferòmetre làser per al mesurament de la posició, l'ús de coixinets de pressió estàtica líquida i guia de pressió estàtica líquida, precisió de posició de fins a 0. 013 a m: processament de peces de llautó, rugositat superficial fins a R a 0. 0076Bra.

Al setembre de 1984, LLNL Laboratories, en col·laboració amb el Wright Aviation Research Institute de la Força Aèria dels Estats Units, va desenvolupar el gran pessebre CNC vertical d'ultra-precisió de la Gran Òptica Diaramond Turning Machine. El llit pot processar peces de treball de 1625mm de diàmetre, l'ús d'interferòmetre làser de doble freqüència especialment desenvolupat de 7 vies per a una varietat de mesurament de la informació de posició, i després a través del processament de dades, per proporcionar informació de retroalimentació precisa al sistema servo, conduir el suport de ganivet per assegurar la posició de l'eina relativa a la peça de treball, resolució de mesura de 0. 635nm. Per tal de garantir l'exactitud del control de servo de posició, s'adopta el mètode de control de servo digital de precisió, i la part de control és un dispositiu CNC intern. Per tal d'aconseguir el microinatge de l'eina, la màquina utilitza el mecanisme de micro-desplaçament actual del pedic, que pot realitzar el micro-desplaçament a nanoescala, i la precisió de processament pot arribar a 0. 025 a m. LODTM és reconegut com un dels nivells més alts de bressols d'ultra-precisió en el món d'avui.