Onderzoekers van Keio University ontwikkelden een nieuwe methode voor het genereren van gereedschapspaden voor het aansturen van een onafhankelijk geregelde snelle gereedschapsservo (FTS) voor freeform-oppervlakbewerking. Zonder de noodzaak van vallen en opstaan, maakt de methode een snelle productie van zeer nauwkeurige vrijevormoptiek mogelijk.

Het gereedschapspadprogramma werd gegenereerd met behulp van de ring- en maasmethoden in plaats van het conventionele spiraalvormige gereedschapspad. Het gereedschapspad werd geoptimaliseerd door het effect van interpolatiefouten te analyseren met behulp van vormfoutvoorspelling.

De optimalisatie van de lay-out van controlepunten bestaat uit twee stappen. In eerste instantie wordt het aantal controlepunten bepaald. Vervolgens wordt de optimale aspectverhouding van de lay-outparameters bepaald. Experimentele validatie door machinale bewerking van tweedimensionale sinusoïdale golven en microlens-array toonde de effectiviteit aan van de methode voor optimalisatie van het gereedschapspad die in deze studie werd voorgesteld. De voorgestelde methode reduceerde de vormfout van submicron tot 10 nm niveau voor tweedimensionale sinusgolven.

Professor Jiwang Yan merkte op dat "FTS-gebaseerd diamantdraaien een geweldige methode is om vrije-vormoppervlakken met hoge efficiëntie te fabriceren, maar conventionele FTS-eenheden aangedreven door piëzo-elektrische actuators hebben zeer kleine slagen op micrometerschaal, waardoor hun toepassingen worden beperkt."

"In de afgelopen jaren zijn er FTS-units met lange slag, uitgerust met door spreekspoel aangedreven luchtlagers, ontwikkeld, die werkslagen op millimeterniveau mogelijk maken en op hun beurt de toepassingen van FTS-diamantdraaien aanzienlijk uitbreiden. Om de systeemcompatibiliteit en stabiliteit, die op spreekspoel gebaseerde FTS-eenheden worden onafhankelijk aangedreven door afzonderlijke besturingssystemen. De methode voor het genereren van gereedschapspaden voor dergelijke FTS is echter nog niet vastgesteld, wat als een knelpunt wordt beschouwd."

Yusuke Sato zegt dat "dit onderzoek gericht is op het voorstellen van nieuwe methoden voor het genereren en optimaliseren van het gereedschapspad voor het onafhankelijke FTS-besturingssysteem om vormfouten van een machinaal bewerkt oppervlak veroorzaakt door tweedimensionale interpolatie te verminderen. Ten eerste worden controlepuntenwolken vooraf gegenereerd in twee verschillende methoden, namelijk ringmethode en meshmethode."

"Op basis van de verdeling van de controlepunten wordt het uiteindelijke bewerkte oppervlakteprofiel voorspeld en geïnterpoleerd door simulatie. Vervolgens, door het gesimuleerde oppervlak te vergelijken met het ontworpen oppervlak, wordt de vormfout verkregen. Door herhaaldelijk de parameters van de controlepunten aan te passen, de formulierfout is geminimaliseerd tot de gewenste tolerantie."

Deze studie legt een belangrijke basis voor de verdere ontwikkeling van ultraprecieze bewerkingstechnologieën van vrije vorm optica door middel van diamantdraaien door gebruik te maken van een FTS-eenheid met een afzonderlijke controller om hoge nauwkeurigheid te bereiken zonder de noodzaak van vallen en opstaan, wat bijdraagt ​​aan geavanceerde productie van producten met een hoge toegevoegde waarde.

Professor Yan zegt dat "het ontwikkelde systeem voor het genereren/optimaliseren van gereedschapspaden de commercieel verkrijgbare FTS-eenheden nauwkeuriger en krachtiger maakt. , scanners, op het hoofd gemonteerde displays en componenten die worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en biomedische technologie. De snelle productie van dergelijke vrije-vormoppervlakken kan de concepten van productontwerp in de nabije toekomst veranderen."

Het onderzoek is gepubliceerd in het International Journal of Extreme Manufacturing . + Verder verkennen

Freeform-beeldvormingssystemen:het principe van Fermat ontgrendelt 'first time right'-ontwerp