产品 求购 供应 文章 问题

0431-81702023
光学博览
纳米级精密加工方案 助力光学模具高精度/高光洁度生产

近年来,我国消费电子、安防、汽车等产业快速发展,带动了光学镜片行业的强势崛起,并涌现出一批技术工艺先进、产品质量可靠、在国际市场中具有较强竞争力的优秀企业。2021年,我国光学镜片产业规模约1600亿元,并有望因自动驾驶、激光雷达等领域的市场崛起而迎来新的机遇。

与此同时,下游高端市场的兴起也对光学模具加工的精度、光洁度等指标提出了更高的要求,精密加工企业面临新一轮挑战。

大昌华嘉引入穆尔纳米(Moore Nanotech)超精密加工机床

面对日益提升的高品质需求,精密加工行业也在不断锤炼、提升设备性能及综合解决方案。在此背景下,成立逾150年的大昌华嘉集团携手美国穆尔纳米技术公司(Moore Nanotech),为中国/亚洲市场引入了穆尔纳米 (Moore Nanotech) 最新推出的超精密加工机床——250UPL-MP。


据了解,250UPL-MP超精密加工机床是Moore Nanotech公司专为严苛公差的光学模具领域而开发设计的,其先进的设计体现在:

1.主轴增强——工作主轴经过增强设计,采用高刚性多孔石墨涂层空气静压主轴,最高转速5000 RPM,并通过优化参数减少主轴跳动对模具的影响,主轴轴向跳动≤4nm。值得一提的是,该设备还预埋了排液槽,适合大流量冲液加工。

2.床身增强——床身整体用花岗岩铸造,比以往支架式的床身刚性更加提升,且由于花岗岩的热膨胀系数由于钢材,使得这款设备在温度波动较大的环境有着更好的热稳定性;

3.高效计算——DELTA TAU POWER PMAC配备1.2GHZ四核ARM,支持同时计算高密度数据刀具路径和运行监控,在整个加工过程中实现PMAC数据和系统运行状况的传输。

4.高效制造——机床尺寸增大,以适应配置油静压B轴和磨削配置。X和Z轴增加至250mm行程,扩大空间后配置多刀位车削、磨削、快刀伺服等,能够实现两轴或复杂自由曲面加工,如AR/VR等。

5.降低误差——通过优化机床参数,改善环境因素对机床的影响。与标准250UPL V2相比,250UPL MP显著降低了跟随误差(最高可减少40%)。

6.降低刀纹——通过改进机械设计以及电子控制技术,使机床更加稳定,显著改善了表面粗糙度及整体加工面的车刀纹。

凭借上述六大先进设计,250UPL-MP超精密加工机床在高精度光学模具加工上有着更优异的表现。

激光辅助系统 提升超精密加工的竞争力

为进一步提升部分加工领域的加工精度,在超精密加工机床的基础上,大昌华嘉与超精密加工激光辅助系统制造商Micro-LAM达成战略合作,引入了Micro-LAM的核心产品——单点金刚石激光辅助系统——OPTIMUS T2。


纳米级精密加工方案 助力光学模具高精度、高光洁度生产

微激光辅助加工技术是将激光与金刚石刀具结合起来,对半导体材料硅等进行加热软化和切削加工。据大昌华嘉介绍,采用微激光辅助加工技术可使超精密车床的加工能力得到大大提高并能减少材料的浪费和刀具购买的支出,其原理是:采用激光射线来加热刀尖接触工件表面的区域,以达到软化材料、增大韧性、降低脆性的效果,使其变得不易碎裂而便于加工。这样可以很大程度地降低金刚石刀具的切削阻力,延长刀具的寿命。

而Micro-LAM所研发的单点金刚石激光辅助系统,比起常规的激光辅助加工系统更为有效。常规的激光辅助加工是在刀具外部用激光照射工件表面,而Micro-LAM的创新专利,则是让激光束穿过透明的金钢石,准确落点于刀刃和工件的切削点上。由于精确聚焦减少了刀具切割区域的压力和受热面积,采用新专利的OPTIMUS T2能够大幅提升切面的精度和光洁度,保留材料本身的机械和光学特性。


凭借独有的创新专利技术,OPTIMUS T2能够辅助超精密加工机床,使所加工的光学镜片获得更好的表面光洁度和最小(或几乎没有)表面亚表面的损伤、延长刀具寿命、在不影响工件的表面质量的同时有效提高生产率。具体效果如下:

a.硅

对于硅 ,相较于传统车削加工,激光辅助车削加工延长刀具寿命4倍,减轻了亚表面的损伤,改善了表面光洁度;每把刀具能加工更多符合要求的零件,加工速度加工快5倍,增强了力学和光学的完善结合,减少了加工大零件所需要的抛光,能够加工直径大于300毫米的工件。

b.硫化锌

对于硫化锌,相较于传统车削加工,激光辅助车削加工零件速度快了4倍,延长刀具寿命;增强了力学和光学的完善结合,改善了表面光洁度4倍多,减少了雾气和麻点,每把刀具能加工更多符合要求的零件。

c.氟化钙

对于氟化钙 ,相较于传统车削加工,激光辅助车削加工零件加工快了3倍,延长刀具寿命,每把刀能加工更多符合要求的零件,改善了表面光洁度,减少抛光甚至不抛光,增强了力学和光学的完善结合。

纳米级精密加工方案 助力光学模具高精度、高光洁度生产

相关企业介绍

大昌华嘉成立于1865年,是一家专注于亚洲地区,在市场拓展服务领域处于领先地位的集团。大昌华嘉精密机床部与欧美高精度、超高精度机床供应商携手合作,提供代表着当今世界加工精度的机床。零件铣削加工尺寸公差±1μM、表面光洁度Ra 0.05μM,零件车削精度及表面光洁度0.5NM纳米级别。大昌华嘉可以为客户提供车削、铣削、镗削、钻孔、磨削工艺的全面解决方案,以及安装调试、操作培训、主轴维修等专业的技术服务。应用范围涵盖航空航天、汽车工业、能源发电、光学、医疗、模具等领域。

穆尔纳米(Moore Nanotech)公司成立于1997年,一直致力于研究和生产超精密机床,主要应用于光学、半导体、国防、医疗、眼科、消费电子以及微纳米工程等超精密加工领域,可加工目前市场上的绝大部分材料。250UPL-MP是穆尔纳米公司最新之作,在传统加工机床无法达到要求的纳米级加工精度及光洁度的镜片加工上有着明显优势。

Micro LAM于2012年成立于密歇根州,通过升级改造系统提供屡获殊荣的超精密技术,该系统是利用激光辅助金刚石车削加工,以实现高效加工难以切割的硬材料,如光学晶体(硅、ZnS、ZnSe、CaF2等)和碳化钨。目前,团队在加工玻璃、陶瓷和金属等工艺有很大进展,正逐步实现商用。该公司于2017年扩大了厂房,目前在21个国家开展业务,服务于消费电子、汽车、商业成像、军事、国防、航空航天和医疗市场。