Mirad公司是一家專門從事衛(wèi)星通訊天線系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)企業(yè)。該公司的主業(yè)是研發(fā)和生產(chǎn)衛(wèi)星通訊傳送信號(hào)的專用模塊。
歐洲航天局對(duì)這些立方體零部件的輪廓加工精度和表面質(zhì)量有著非常高的要求，而且隨著通訊信號(hào)頻率的提高要求也越高。而現(xiàn)在地球和衛(wèi)星之間的電磁波信號(hào)傳輸頻率已經(jīng)達(dá)到了GHz的范圍了，衛(wèi)星的性能也越來(lái)越強(qiáng)大，傳輸數(shù)據(jù)的速度也越來(lái)越快，可以傳送衛(wèi)星信號(hào)的頻帶也被“壓榨”到了極限。
早在5年前，人們就開始探索使用全新的60GHz來(lái)實(shí)現(xiàn)星地通訊了。然而，為了在60GHz的頻帶中實(shí)現(xiàn)30GHz通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊效果，通信模塊的零部件必須確保1μm的輪廓加工精度。為了完成這種功能零件的生產(chǎn)制造，Mirad公司采用2.5D輪廓加工工藝技術(shù)來(lái)加工實(shí)體毛坯。為了把信號(hào)損失降低到最小程度，銑削加工后的零件表面要進(jìn)行鍍銀（厚度15-20μm）并在后續(xù)加工中銑削到規(guī)定的目標(biāo)尺寸。這一后續(xù)的銑削加工工藝不僅對(duì)設(shè)備的操作者而且也對(duì)機(jī)床設(shè)備制造商都提出了很高的要求：因?yàn)樽疃嘀荒苋コ?μm厚的銀層。
Part 1
向納米級(jí)銑削邁進(jìn)
整個(gè)銑削工藝過(guò)程的開發(fā)和完善持續(xù)了幾個(gè)月的時(shí)間。第一次簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程試驗(yàn)是在Fehlmann Picomax 56型簡(jiǎn)易型數(shù)控加工中心上進(jìn)行的。這臺(tái)設(shè)備具有4個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸。尤其令人感興趣的是這臺(tái)機(jī)床與銑削策略、刀具選擇、銑削結(jié)果之間的可重復(fù)性。
經(jīng)過(guò)密集而且耗時(shí)的試驗(yàn)階段，公司創(chuàng)始人Tony Bl?ttler確信：投資購(gòu)買Fehlmann公司的Versa 645 linear五軸加工中心可能會(huì)幫助公司實(shí)現(xiàn)邁向納米級(jí)加工精度的目標(biāo)。除此之外，Bl?ttler還對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)車間的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，以使生產(chǎn)環(huán)境中的空氣流動(dòng)更加均勻，更換了銑削加工中心使用的冷卻，增強(qiáng)熱交換的技術(shù)措施等等。這些都保證了加工空間不受任何氣流的影響。所有這些措施的綜合作用都帶來(lái)了很高的可重復(fù)性和理想的加工效果。
利用Fehlmann公司研發(fā)生產(chǎn)的Versa 645 linear五軸加工中心，Mirad公司可以確保0.5μm的切削加工精度，從而節(jié)約巨額的生產(chǎn)成本
提高加工精度的另外一些措施還包括了減少設(shè)備（每分鐘42000轉(zhuǎn)的HSK-E40型）主軸的震動(dòng)以及實(shí)現(xiàn)刀具沿兩個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的震動(dòng)。這些技術(shù)措施使得五軸加工中心的刀具運(yùn)動(dòng)軸都有了更高的剛性和精度，從而可以得到更高的表面質(zhì)量。
最終，Mirad公司在自己的實(shí)驗(yàn)室中利用微波技術(shù)的檢測(cè)設(shè)備證明了可以完成對(duì)稱傳輸特性零件輪廓的納米級(jí)切削加工：被加工件的輪廓精度偏差平均小于500納米（0.5μm），在特殊情況下這一偏差可以小于200納米（0.2μm）。
五軸加工中心使用了30種不同的切削刀具，這些刀具的直徑在1-5mm之間，整個(gè)通訊模塊的切削加工時(shí)間大約8小時(shí)。這些刀具多次“經(jīng)過(guò)”精加工和鍍銀后的模塊表面，分幾次實(shí)現(xiàn)了去毛刺的目的并部分的減少了表面應(yīng)力。
Part 2
一切都準(zhǔn)確無(wú)誤
對(duì)Fehlmann公司的首席技術(shù)官Urs Schmid來(lái)講，能夠?qū)崿F(xiàn)如此高精度的切削加工也不是一件容易事。他說(shuō)：“你在五軸加工中心里是不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的實(shí)現(xiàn)0.5μm精度的銑削加工的。這需要豐富的專業(yè)技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，必須深入的研究整個(gè)銑削加工過(guò)程，必須知道自己在干什么。不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的按一下設(shè)備啟動(dòng)按鈕?！?/span>
圖示零件的加工精度要求為最高等級(jí)的0.5μm
Fehlmann銷售經(jīng)理Adrian Tobler補(bǔ)充說(shuō)到：“我們?cè)贛irad公司那里找到了理想的生產(chǎn)加工條件。從堅(jiān)實(shí)的車間地面到空調(diào)車間再到有著很高技術(shù)素養(yǎng)的員工。從機(jī)床設(shè)備方面來(lái)講，溫度恒定控制的冷卻液、動(dòng)平衡良好的刀架等都是非常重要的技術(shù)措施。同樣，五軸加工中心不受陽(yáng)光直射也有助于提高切削加工精度。”同樣，測(cè)量探針也起著至關(guān)重要的作用。因?yàn)榧词故亲畎嘿F、最完美的銑刀也會(huì)在工件表面留下波峰和波谷的痕跡。如果檢測(cè)時(shí)探針僅僅只是探觸到波峰，那么波峰與波谷之間的誤差就很容易就超過(guò)0.5μm。
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Bl?ttler認(rèn)為：自動(dòng)化操作控制系統(tǒng)是不足以實(shí)現(xiàn)0.5μm的輪廓加工精度的，或者只能在特殊條件下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹挥屑?xì)心的機(jī)床設(shè)備操作者才能注意到控制軟件無(wú)法識(shí)別的最小的不規(guī)則性。
來(lái)源：德國(guó)Werkstatt und Betrieb雜志
