مهندسی اجزای نوری بسیار نازک از طریق ماشینکاری همزمان 5 محور CNC

تسلط بر دقت ️ مهندسی اجزای نوری بسیار نازک از طریق ماشینکاری همزمان 5 محور CNC

خلاصه ی اجرائی

در چشم انداز به سرعت در حال تکامل سینمای حرفه ای و سنجش نوری، تقاضا برای سخت افزار سبک وزن اما فوق العاده سخت به بالاترین حد ممکن رسیده است.این مطالعه موردی همکاری بین CREATINGWAY و یک توسعه دهنده سطح یک تجهیزات سینمای حرفه ای را بررسی می کنداین پروژه شامل ساخت یک محفظه نوری پیچیده با دیواره های نازک برای یک سیستم دوربین پرچمدار بود.تجزیه و تحلیل دقیق DFM (طراحی برای تولید)، و کنترل کیفیت گواهینامه ایزو، ما با موفقیت یک قطعه را تحویل دادیم که الزامات دقت زیر میکرو را برآورده می کند در حالی که زمان تولید مشتری را 30٪ کاهش می دهد.

زمینه پروژه و زمینه بازار

صنعت نوری، به ویژه سینمای حرفه ای، در لبه ی محدودیت های فیزیکی فعالیت می کند.هر گرم وزن ذخیره شده در یک قفس دوربین یا خانه لنز اجازه می دهد تا برای کار طولانی تر دست و عملکرد بهتر گیمبالبا این حال، کاهش وزن اغلب به قیمت سفتی ساختاری و ثبات حرارتی است.

موکل ما با طرحی برای یک محوطه تراز بینایی چند محور به ما نزدیک شد. این قطعه به عنوان "اسکتل" یک سیستم تمرکز هدایت شده با لیزر عمل می کند.هر گونه انحراف در تراز سوراخ های داخلی باعث می شود کل سیستم فوکوس نادرست باشد.

چالش های اصلی:

1. هندسه دیواری بسیار نازک: این طراحی دارای بخش هایی با ضخامت دیواری تنها 1.0mm است.دیواره های نازک برای "چتر" (تلاطم) و انحراف به دلیل انتشار استرس های داخلی مواد مشهور هستند.
2. سوراخ های متقاطع پیچیده: این قطعه به سه سوراخ متقاطع نیاز داشت که باید یک تمرکز را در حدود 0.005 میلی متر حفظ کنند تا اطمینان حاصل شود که مسیر نوری کاملاً مستقیم باقی می ماند.
3. حساسیت مواد: مشتری آلومینیوم 7075-T6 را مشخص کرد. در حالی که این ماده با وزن آلومینیوم، قدرت فولاد را ارائه می دهد، به شدت در برابر استرس باقیمانده حساس است.به این معنی که قطعه می تواند "بهار" از شکل پس از آن از ماشین برداشته شده است.

2مشخصات فنی و الزامات

برای فراهم کردن چارچوبی برای موفقیت، تیم مهندسی ما یک خط پایه فنی دقیق ایجاد کرد:

3. سفر مهندسی: مرحله اول DFM بهینه سازی

در CREATINGWAY، ما معتقدیم که کیفیت توسطقبل ازتیم مهندسی ما، هر کدام دارای بیش از پنج سال تجربه کارگاه تخصصی هستند، یک بررسی DFM 48 ساعته از فایل های CAD مشتری را انجام دادند.

الف. حل مشکل گوشه

طراحی اصلی دارای گوشه های تیز داخلی 90 درجه بود. در ماشینکاری CNC، یک ابزار چرخانده نمی تواند یک گوشه داخلی کاملا تیز ایجاد کند. ما پیشنهاد کردیم شعاع های داخلی را به 1.5 میلی متر افزایش دهیم.این به ما اجازه داد که از یک دستگاه بزرگتر استفاده کنیم.، آسیاب پای سخت تر برای اکثر مواد حذف، کاهش لرزش و بهبود سطح پایان.

B. مدیریت گسترش حرارتی

آلومینیوم با تغییرات دما به طور قابل توجهی گسترش می یابد و کاهش می یابد. Since this part would be used in varying environments—from hot film sets to cold outdoor shoots—we calculated the thermal expansion coefficient and adjusted the machining tolerances to ensure that at the standard operating temperature of $20^circtext{C}$، سوراخ ها دقیقا در اندازه "نامینی" خواهند بود.

ج. تقویت ساختاری برای ماشینکاری

ما تشخیص دادیم که دیوارهای ۱٫۰ میلی متری احتمالاً تحت فشار برش با سرعت بالا شکست می خورند. ما با مشتری کار کردیم تا "ضلع های پشتیبانی" موقت را به طراحی اضافه کنیم.اين دنده ها در مرحله ي آخر به صورت ماشيني از بين رفته اند، اجازه می دهد تا قطعه در طول مراحل حذف مواد سنگین سفت باقی بماند.

4فرآیند تولید: فاز دوم - دقت 5 محور

تصمیم به استفاده از ماشینکاری CNC همزمان 5 محور بسیار مهم بود. ماشینکاری 3 محور سنتی به پنج یا شش تنظیمات جداگانه (بازپرداخت قطعه در موقعیت های مختلف) نیاز داشت.هر بار که يه قطعه دوباره بسته بشه، یک "خطای انباشت" تقریباً 0.01mm تا 0.02mm معرفی می شود.

مزیت 5 محور:

با استفاده از مراکز پیشرفته 5 محور، ما به موارد زیر دست یافتیم:

• یک توقف: ما 90 درصد از هندسه پیچیده را در یک راه اندازی کامل کردیم.این تضمین کرد که رابطه بین سوراخ های نوری متقاطع به طور فیزیکی در سیستم مختصات ماشین قفل شده است، تضمین کنسرتوری مورد نیاز 0.005$ text{mm}$
• جهت گیری بهینه ابزار: قابلیت 5 محور به ابزار برش اجازه می دهد که عمودی به سطوح پیچیده منحنی قفس دوربین باقی بماند. این منجر به یک سطح عالی Ra 0 می شود.6، که به طور قابل توجهی مقدار پردازش بعدی مورد نیاز را کاهش داد.
• ماشینکاری با سرعت بالا (HSM): ما از سرعت پیچ تا 20،000 RPM استفاده کردیم. این رویکرد "خفیف و سریع" نیروی برش اعمال شده بر روی دیواره های نازک را به حداقل می رساند،جلوگیری از خم شدن مواد در طول فرآیند.

5تضمین کیفیت: فاز سوم هدف صفر نقص

برای اجزای نوری، "به اندازه کافی نزدیک" یک شکست است. بخش کنترل کیفیت ما یک فرآیند تأیید چند مرحله ای را مطابق با استانداردهای ISO 9001 اجرا کرد.

مرحله ۱: بررسی در حال انجام

با استفاده از سونوگ های رنیشو روی ماشین، ما قسمت را اندازه گیری کردیمدر حالی که هنوز در ماشین CNC بود. اگر یک ابعاد حتی 0.002 دلار به دلیل لباس ابزار به حرکت می رفت، کنترل کننده ماشین به طور خودکار تغییر ابزار را برای جبران تنظیم می کرد.

مرحله ۲: بازرسی نهایی CMM

بعد از ماشینکاری و درمان گرمی، قطعات به آزمایشگاه سنجش درجه حرارت کنترل شده ما منتقل شدند.

• اسکن کامل: CMM ما بیش از 500 نقطه داده را در هر خانه اسکن کرد تا یک "بزن دیجیتال" از بخش فیزیکی ایجاد کند.
• تأیید: این دوقلوی دیجیتال با مدل CAD اصلی مشتری مقایسه شد. هر گونه انحراف بلافاصله مشخص شد.

مرحله سوم: یکپارچگی سطحی و آنودیزاسیون

چالش نهایی آن، آنودیزاسیون سخت نوع سوم بود. آنودیزاسیون یک لایه از اکسید آلومینیوم را به سطح اضافه می کند، که در واقع ابعاد قطعه را به طور معمول با +/- 0.01mm به +/- 0.02mm تغییر می دهد.

• راه حل: ما سوراخ ها را دقیقاً با ضخامت لایه ی آنودیزه شده ی برنامه ریزی شده "به شدت" ماشین سازی کردیم. پس از اتمام فرآیند شیمیایی، قطعات به ابعاد طراحی کاملشان باز می گشتند.

6نتایج و تاثیرات بر مشتریان

این همکاری منجر به راه اندازی محصول بسیار موفق برای مشتری شد.

1. دقت برتر: 100 درصد از واحدهای تحویل داده شده در اولین تلاش از آزمون تراز لیزر مشتری عبور کردند.
2. کاهش وزن: طراحی دیواری نازک بهینه شده توسط DFM وزن کلی مجموعه را در مقایسه با نسل قبلی 15٪ کاهش داد، یک نقطه فروش عمده برای اپراتورهای سینما.
3. بهره وری تولید: با حرکت به یک جریان کار 5 محور، ما زمان ماشینکاری کل هر قطعه را 25٪ کاهش دادیم، به مشتری اجازه می دهیم از نمونه اولیه به تولید دسته کوچک سریعتر از پیش بینی حرکت کند.
4. صفر نقص زیبایی: رنگ سیاه مات کاملا یکنواخت بود،اطمینان از اینکه هیچ بازتاب نوری باعث تداخل سنسور نوری دوربین نمی شود.

7نتیجه گیری: چرا اهمیت دارد

این مطالعه موردی نشان می دهد که تولید سخت افزار نوری با دقت بالا فقط به داشتن ماشین های مناسب مربوط نمی شود.در مورد ادغام هوش مهندسی و نظم تولید است.

در CREATINGWAY، ما فقط نقشه ها را دنبال نمی کنیم، ما پازل های تولید را حل می کنیم. با ترکیب ظرفیت کارخانه ی 1568 متر مربع ما با طرز فکر "کیفیت اول"ما طرح های پیچیده را به شکل ملموس تبدیل می کنیم، واقعیت با عملکرد بالا. چه در زمینه نصب هوافضا و فضا و چه در زمینه پوشش های نوری سینما، تعهد ما به دقت +/- 0.005 میلی متر، سنگ بنای خدمات ما باقی می ماند.

نکته های کلیدی برای مدیران خرید:

• DFM غیر قابل مذاکره است: مداخله زودهنگام در مرحله طراحی می تواند از خرابی های گران قیمت در قطعات دارای دیواره نازک جلوگیری کند.
• 5- محور برای نوری ضروری است: برای حفظ تمرکز در چندین هواپیما، ماشینکاری تک تنظیم تنها روش قابل اعتماد است.
• دانش مواد: درک پروفایل استرس 7075-T6 به اندازه خود ماشین سازی مهم است.

CREATINGWAY: شریک یکپارچه شما برای تحقیق و توسعه سخت افزار دقیق، نمونه سازی و تولید.

گواهینامه ایزو ۹۰۰۱. ۵ محور CNC عالی. ۱۰۰ درصد تضمین بازرسی.