Pesquisadores da Keio University desenvolveram um novo método de geração de caminho de ferramenta para acionar um servo de ferramenta rápida (FTS) controlado independentemente para usinagem de superfície de forma livre. Sem a necessidade de tentativa e erro, o método permite a fabricação rápida de óptica de forma livre de alta precisão.
O programa do caminho da ferramenta foi gerado usando os métodos de anel e malha em vez do caminho da ferramenta espiral convencional. O caminho da ferramenta foi otimizado analisando o efeito do erro de interpolação usando a previsão de erro de forma.

A otimização do layout dos pontos de controle consiste em duas etapas. Inicialmente, o número de pontos de controle é determinado. Em seguida, a proporção ideal dos parâmetros de layout é determinada. A validação experimental por usinagem de ondas senoidais bidimensionais e arranjo de microlentes demonstrou a eficácia do método de otimização do caminho da ferramenta proposto neste estudo. O método proposto reduziu o erro de forma de submicron para 10 nm para onda senoidal bidimensional.

O professor Jiwang Yan comentou que "o torneamento de diamante baseado em FTS é um método incrível para fabricar superfícies de forma livre com alta eficiência, mas as unidades FTS convencionais acionadas por atuadores piezoelétricos têm movimentos muito pequenos em escala micrométrica, limitando suas aplicações".

"Nos últimos anos, foram desenvolvidas unidades FTS de curso longo, equipadas com rolamentos pneumáticos acionados por bobina de voz, que permitem cursos de trabalho de nível milimétrico e, por sua vez, expandem muito as aplicações do torneamento de diamante FTS. estabilidade, essas unidades FTS baseadas em bobinas de voz são acionadas independentemente por sistemas de controle separados. No entanto, o método de geração de caminho de ferramenta para tal FTS ainda não foi estabelecido, o que é considerado um gargalo."

Yusuke Sato diz que "este estudo visa propor novos métodos para gerar e otimizar o caminho da ferramenta para o sistema de controle FTS independente para reduzir o erro de forma de uma superfície usinada causada por interpolação bidimensional. Em primeiro lugar, nuvens de pontos de controle são pré-geradas em dois métodos diferentes, ou seja, método de anel e método de malha."

"Com base na distribuição dos pontos de controle, o perfil final da superfície usinada é previsto e interpolado por simulação. Então, comparando a superfície simulada com a superfície projetada, obtém-se o erro de forma. Ajustando repetidamente os parâmetros dos pontos de controle, o erro de formulário foi minimizado para a tolerância desejada."

Este estudo estabelece uma base importante para o desenvolvimento de tecnologias de usinagem de ultraprecisão de óptica de forma livre através de torneamento diamantado usando uma unidade FTS com um controlador separado para obter alta precisão sem necessidade de tentativa e erro, o que contribui para a fabricação avançada de produtos de alto valor agregado.

O professor Yan diz que "o sistema de geração/otimização do caminho da ferramenta desenvolvido torna as unidades FTS disponíveis comercialmente mais precisas e poderosas. , scanners, monitores montados na cabeça e componentes usados ​​em engenharia aeroespacial e biomédica. A fabricação rápida dessas superfícies de forma livre pode mudar os conceitos de design de produtos em um futuro próximo."

A pesquisa foi publicada no International Journal of Extreme Manufacturing . + Explorar mais

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