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)星通訊傳送信號的專用模塊。
歐洲航天局對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)星的性能也越來越強(qiáng)大，傳輸數(shù)據(jù)的速度也越來越快，可以傳送衛(wèi)星信號的頻帶也被“壓榨”到了極限。
早在5年前，人們就開始探索使用全新的60GHz來實現(xiàn)星地通訊了。然而，為了在60GHz的頻帶中實現(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)來加工實體毛坯。為了把信號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設(shè)備的操作者而且也對機(jī)床設(shè)備制造商都提出了很高的要求：因為最多只能去除5μm厚的銀層。
Part 1
向納米級銑削邁進(jìn)
整個銑削工藝過程的開發(fā)和完善持續(xù)了幾個月的時間。第一次簡單的工藝過程試驗是在Fehlmann Picomax 56型簡易型數(shù)控加工中心上進(jìn)行的。這臺設(shè)備具有4個運(yùn)動坐標(biāo)軸。尤其令人感興趣的是這臺機(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)過密集而且耗時的試驗階段，公司創(chuàng)始人Tony Bl?ttler確信：投資購買Fehlmann公司的Versa 645 linear五軸加工中心可能會幫助公司實現(xiàn)邁向納米級加工精度的目標(biāo)。除此之外，Bl?ttler還對現(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）主軸的震動以及實現(xiàn)刀具沿兩個坐標(biāo)軸運(yùn)動時的震動。這些技術(shù)措施使得五軸加工中心的刀具運(yùn)動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公司在自己的實驗室中利用微波技術(shù)的檢測設(shè)備證明了可以完成對稱傳輸特性零件輪廓的納米級切削加工：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，整個通訊模塊的切削加工時間大約8小時。這些刀具多次“經(jīng)過”精加工和鍍銀后的模塊表面，分幾次實現(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)確無誤
對Fehlmann公司的首席技術(shù)官Urs Schmid來講，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：“你在五軸加工中心里是不能簡簡單單的實現(xiàn)0.5μm精度的銑削加工的。這需要豐富的專業(yè)技術(shù)知識和經(jīng)驗，必須深入的研究整個銑削加工過程，必須知道自己在干什么。不是簡簡單單的按一下設(shè)備啟動按鈕。”
圖示零件的加工精度要求為最高等級的0.5μm
Fehlmann銷售經(jīng)理Adrian Tobler補(bǔ)充說到：“我們在Mirad公司那里找到了理想的生產(chǎn)加工條件。從堅實的車間地面到空調(diào)車間再到有著很高技術(shù)素養(yǎng)的員工。從機(jī)床設(shè)備方面來講，溫度恒定控制的冷卻液、動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光直射也有助于提高切削加工精度。”同樣，測量探針也起著至關(guān)重要的作用。因為即使是最昂貴、最完美的銑刀也會在工件表面留下波峰和波谷的痕跡。如果檢測時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0.5μm。
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Bl?ttler認(rèn)為：自動化操作控制系統(tǒng)是不足以實現(xiàn)0.5μm的輪廓加工精度的，或者只能在特殊條件下實現(xiàn)，因為只有細(xì)心的機(jī)床設(shè)備操作者才能注意到控制軟件無法識別的最小的不規(guī)則性。
來源：德國Werkstatt und Betrieb雜志
