Kỹ thuật các thành phần quang cực mỏng thông qua Máy CNC 5 trục đồng thời

Thạc sĩ trong độ chính xác

Tóm tắt

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của điện ảnh chuyên nghiệp và cảm biến quang học, nhu cầu về phần cứng nhẹ nhưng cực cứng đã đạt mức cao nhất.Nghiên cứu trường hợp này khám phá sự hợp tác giữa CREATINGWAY và một nhà phát triển hàng đầu về thiết bị điện ảnh chuyên nghiệpDự án liên quan đến việc sản xuất một phức tạp, bức tường mỏng ô tô lồng cho một hệ thống camera hàng đầu.phân tích DFM nghiêm ngặt (Hình thiết kế để sản xuất), và kiểm soát chất lượng được chứng nhận ISO, chúng tôi đã cung cấp thành công một thành phần đáp ứng các yêu cầu độ chính xác dưới micron trong khi giảm thời gian sản xuất của khách hàng bằng 30%.

Bối cảnh dự án và bối cảnh thị trường

Ngành công nghiệp quang học, đặc biệt là điện ảnh chuyên nghiệp, hoạt động ở rìa giới hạn vật lý.Mỗi gram trọng lượng được tiết kiệm trong lồng máy ảnh hoặc lăng kính cho phép hoạt động cầm tay lâu hơn và hiệu suất gimbal tốt hơnTuy nhiên, việc giảm trọng lượng thường đi vào chi phí của độ cứng cấu trúc và ổn định nhiệt.

Khách hàng của chúng tôi đến với chúng tôi với một thiết kế cho một Multi-Axis Optical Alignment Housing.Bất kỳ sai lệch nào trong sự sắp xếp các lỗ bên trong sẽ làm cho toàn bộ hệ thống lấy nét không chính xác.

Những thách thức chính:

1. Địa hình tường mỏng cực kỳ: Thiết kế có các phần có độ dày tường chỉ 1,0 mm. Trong gia công CNC,Các bức tường mỏng nổi tiếng với "nói chuyện" (rắc động) và cong do giải phóng căng thẳng vật liệu bên trong.
2. Các lỗ cắt phức tạp: Phần này yêu cầu ba lỗ cắt phải duy trì độ đồng tâm trong phạm vi 0,005mm để đảm bảo đường quang vẫn hoàn toàn thẳng.
3. Độ nhạy của vật liệu: Khách hàng chỉ định nhôm 7075-T6. Mặc dù vật liệu này cung cấp sức mạnh của thép với trọng lượng của nhôm, nó rất nhạy cảm với căng thẳng dư thừa,có nghĩa là bộ phận có thể "mùa xuân" ra khỏi hình dạng sau khi nó được loại bỏ khỏi máy.

2. Các thông số kỹ thuật và yêu cầu

Để cung cấp một khuôn khổ cho sự thành công, nhóm kỹ sư của chúng tôi đã thiết lập một cơ sở kỹ thuật nghiêm ngặt:

3. Hành trình kỹ thuật: Giai đoạn I

Tại CREATINGWAY, chúng tôi tin rằng chất lượng được thiết kếtrước đâyĐội ngũ kỹ sư của chúng tôi, mỗi người có hơn năm năm kinh nghiệm tại xưởng chuyên ngành, đã tiến hành một đánh giá DFM 48 giờ của các tệp CAD của khách hàng.

A. Giải quyết vấn đề "cửa góc"

Thiết kế ban đầu có góc bên trong sắc nét 90 độ. Trong gia công CNC, một công cụ quay không thể tạo ra một góc bên trong sắc nét hoàn hảo. Chúng tôi đề xuất tăng bán kính bên trong lên 1,5mm.Điều này cho phép chúng tôi sử dụng một lớn hơn, máy xay đầu cứng hơn cho phần lớn việc loại bỏ vật liệu, giảm rung động và cải thiện kết thúc bề mặt.

B. Quản lý mở rộng nhiệt

Nhôm mở rộng và co lại đáng kể với sự thay đổi nhiệt độ. 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 $20^circtext{C}$, các lỗ sẽ ở chính xác "tên danh" kích thước.

C. Củng cố cấu trúc cho gia công

Chúng tôi xác định rằng các bức tường 1.0mm có khả năng thất bại dưới áp lực cắt tốc độ cao. Chúng tôi đã làm việc với khách hàng để thêm "những xương sườn hỗ trợ" tạm thời vào thiết kế.Những xương sườn này đã được chế biến ra trong giai đoạn cuối cùng, cho phép bộ phận vẫn cứng trong suốt các giai đoạn loại bỏ vật liệu nặng.

4- Quá trình sản xuất: Giai đoạn II

Quyết định sử dụng Máy gia công CNC 5 trục đồng thời là rất quan trọng. Máy gia công 3 trục truyền thống sẽ yêu cầu năm hoặc sáu thiết lập riêng biệt (cắt lại bộ phận ở các vị trí khác nhau).Mỗi khi một bộ phận được clamp lại, một "lỗi xếp chồng" khoảng 0,01mm đến $ 0,02mm được giới thiệu.

Ưu điểm 5 trục:

Bằng cách sử dụng các trung tâm 5 trục tiên tiến của chúng tôi, chúng tôi đạt được những điều sau:

• Chúng tôi hoàn thành 90% hình học phức tạp trong một thiết lập.Điều này đảm bảo rằng mối quan hệ giữa các lỗ quang giao nhau được khóa vật lý trong hệ thống tọa độ của máy, đảm bảo sự đồng tâm cần thiết $ 0.005 text{mm}$.
• Định hướng công cụ tối ưu: Khả năng cắt 5 trục cho phép công cụ cắt nằm vuông với các bề mặt cong phức tạp của lồng máy ảnh.6, làm giảm đáng kể lượng hậu chế cần thiết.
• Máy chế độ tốc độ cao (HSM): Chúng tôi sử dụng tốc độ trục lên đến 20.000 rpm. Cách tiếp cận "dễ và nhanh" này giảm thiểu lực cắt áp dụng cho các bức tường mỏng,ngăn chặn vật liệu uốn cong trong quá trình.

5. Đảm bảo chất lượng: Giai đoạn III

Đối với các thành phần quang học, "đủ gần" là một thất bại.

Bước 1: Việc thăm dò trong quá trình

Sử dụng trên máy thăm dò Renishaw, chúng tôi đo bộ phậntrong khi nó vẫn còn trong máy CNC. Nếu một kích thước trôi dạt thậm chí bằng $ 0.002text{mm} $ do hao mòn công cụ, bộ điều khiển của máy tính sẽ tự động điều chỉnh sự dịch chuyển công cụ để bù đắp.

Bước 2: Kiểm tra cuối cùng CMM

Sau khi gia công và xử lý nhiệt giảm căng thẳng, các bộ phận được chuyển đến phòng thí nghiệm đo nhiệt độ được kiểm soát của chúng tôi.

• Quét đầy đủ: CMM của chúng tôi quét hơn 500 điểm dữ liệu trên mỗi nhà để tạo ra một "giúp sinh kỹ thuật số" của phần vật lý.
• Xác minh: cặp song sinh kỹ thuật số này được so sánh với mô hình CAD gốc của khách hàng.

Bước 3: Tính toàn vẹn bề mặt & Anodizing

Thách thức cuối cùng là Anodizing cứng loại III. Anodizing thêm một lớp oxit nhôm vào bề mặt, thực sự thay đổi kích thước của bộ phận thường là +/- 0,01mm đến +/- 0,02mm.

• Phương pháp giải quyết: Chúng tôi "làm máy quá" các lỗ khoan bằng chính xác độ dày của lớp anodized dự định. Sau khi quá trình hóa học hoàn thành, các bộ phận trở lại kích thước thiết kế hoàn hảo của chúng.

6Kết quả và tác động của khách hàng

Quan hệ đối tác đã dẫn đến một sự ra mắt sản phẩm rất thành công cho khách hàng.

1. Độ chính xác vượt trội: 100% các đơn vị được giao đã vượt qua thử nghiệm sắp xếp laser của khách hàng trong lần thử đầu tiên.
2. Giảm trọng lượng: Thiết kế tường mỏng được tối ưu hóa bởi DFM đã giảm tổng trọng lượng của tập hợp 15% so với thế hệ trước, một điểm bán hàng chính cho các nhà điều hành rạp chiếu phim.
3. Hiệu quả sản xuất: Bằng cách chuyển sang quy trình công việc 5 trục, chúng tôi đã giảm tổng thời gian gia công mỗi bộ phận 25%, cho phép khách hàng chuyển từ tạo nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt nhỏ nhanh hơn dự kiến.
4. Không có khiếm khuyết thẩm mỹ.đảm bảo không có phản xạ ánh sáng sẽ can thiệp vào cảm biến quang học của máy ảnh.

7Kết luận: Tại sao nó quan trọng

Nghiên cứu trường hợp này chứng minh rằng sản xuất phần cứng quang học chính xác cao không chỉ là về việc có đúng máy;Nó là về sự tích hợp của trí thông minh kỹ thuật và kỷ luật sản xuất.

Tại CREATINGWAY, chúng tôi không chỉ làm theo bản vẽ mà chúng tôi giải quyết các câu đố sản xuất.chúng tôi biến các thiết kế phức tạp thành vật thể, thực tế hiệu suất cao. Cho dù đó là máy bay không gian gắn hoặc lớp điện ảnh lồng quang, cam kết của chúng tôi để chính xác +/- 0,005mm vẫn là nền tảng của dịch vụ của chúng tôi.

Các bài học quan trọng cho các nhà quản lý mua sắm:

• DFM là không thể thương lượng: can thiệp sớm trong giai đoạn thiết kế có thể ngăn ngừa sự cố tốn kém trong các thành phần tường mỏng.
• 5 trục là điều cần thiết cho quang học: Để duy trì sự đồng tâm trên nhiều mặt phẳng, gia công một thiết lập là phương pháp đáng tin cậy duy nhất.
• Kiến thức về vật liệu: Hiểu hồ sơ căng thẳng của 7075-T6 cũng quan trọng như tự chế biến.

CREATINGWAY: Đối tác tích hợp của bạn cho R & D phần cứng chính xác, tạo mẫu và sản xuất.

Chứng nhận ISO 9001 5 trục CNC xuất sắc 100% bảo đảm kiểm tra