【芯明天納米級微運動】之【壓電快速刀具定位臺】
更新時間： 2022-08-25
壓電快速刀具定位臺的命名由它的驅動動力源及其功能相結合而來的。“壓電”指的是它的驅動源，即利用PZT壓電陶瓷來作為驅動源從而產生運動；而“快速刀具定位臺”則是它的功能，它的移動端可以用來帶載加工刀具（如金剛石等）進行車削加工。壓電快速刀具定位臺將PZT壓電陶瓷與鉸鏈機構相結合，同時，配備有機械固定安裝接口與刀具安裝接口。
什么是壓電快速刀具定位臺？
壓電快速刀具定位臺是為超精密車削加工而研發(fā)設計的，利用自身所具有的高響應頻率、高剛度、高精度等特性，驅動刀具在運動方向快速微進給，能夠實現復雜面形工件或結構的超精密加工。
精密加工
與傳統(tǒng)加工刀具相比，芯明天壓電快速刀具定位臺有哪些優(yōu)點？
由壓電快速刀具定位臺及配套機床設備可以組成快刀伺服加工系統(tǒng)。
快刀伺服加工是指在車削加工過程中，借助于安裝在Z軸上的壓電快刀微進給機構驅動刀具作高頻響、小幅值的軸向快速進給運動，并與高精度的回軸和徑向進給相配合，完成整個車削加工過程。與Z軸一般幾十赫茲的進刀頻率相比，快刀伺服微進給機構的進刀頻率可以達到幾千赫茲甚至更高，從而大大提高了加工效率。
壓電快速刀具定位臺加工效果圖
與傳統(tǒng)加工刀具加工方式相比，快刀伺服車削加工具有高頻響、高效率的特點，一次加工就能夠得到高面型精度的復雜微結構表面，適用于光學元件等微結構元件的高效優(yōu)質加工。
帶有冷卻孔的壓電快速刀具定位臺
快刀伺服車削加工要求高頻響、高精度的微進給，壓電陶瓷驅動的快速刀具定位臺有響應速度快、加速度高、頻響范圍寬、易于控制等諸多優(yōu)點。
采用芯明天快速刀具定位臺加工微結構，可實現真正的三維結構加工，成形精度可達到納米級，無需后續(xù)拋光處理，加工效率高，且可加工相對較大尺度的元件，可重復加工具有復雜形狀的各種異形元件，一次加工即可獲得很高的零件尺寸精度、形狀精度和很低的表面粗糙度，能夠實現光學微結構的高效率、高精度、柔性化加工，它已在超精密加工上得到非常廣泛的應用。
壓電快速刀具定位臺安裝圖
采用大出力壓電陶瓷
快速刀具定位臺采用的壓電陶瓷分為標準型壓電陶瓷和大出力型壓電陶瓷，采用大出力型壓電陶瓷的快速刀具定位臺可產生幾千牛頓的出力，是其他普通壓電納米定位臺出力的幾倍。
采用標準型壓電陶瓷的快速刀具定位臺，其驅動電壓一般為150V，而采用大出力型壓電陶瓷，其驅動電壓通常為500V或1000V。
納米級分辨率，可選配傳感器
根據是否配置傳感器，壓電快速刀具定位臺又分為開環(huán)（無定位反饋傳感器）和閉環(huán)（集成定位反饋傳感器）版本。開環(huán)下，它的分辨率是無限高的，只受控制設備的噪聲的限制，但是由于壓電陶瓷的遲滯和蠕變特性，使其重復性和穩(wěn)定性較低。但閉環(huán)版本壓電快速刀具定位臺，可消除遲滯和蠕變。
快速刀具定位臺所驅動的刀具位置可以通過內置傳感進行反饋控制，可實現納米級分辨率。
壓電快速刀具定位臺是快刀伺服加工系統(tǒng)中非常重要的部件，作為高速高精度位移輸出機構，其性能的好壞對快刀伺服加工的微結構表面質量有直接影響。芯明天科技設計研發(fā)的P92、P93系列壓電快速刀具定位器，具有承載力大、響應速度快、頻率范圍寬、精度高的優(yōu)點，是快刀伺服的不錯產品。
多種傳感器可選
芯明天壓電快速刀具定位臺有多種閉環(huán)方式可選，如電容式、電感式、應變式閉環(huán)，也可采用外部閉環(huán)的控制方式。閉環(huán)方式的不同影響著快速刀具定位臺的控制精度、工作頻率及成本等因素。
傳感器類型
在采用外部閉環(huán)時，可在刀具夾持端后部增加壓電式力傳感器，通過傳感器加工過程中的軸向力，測得的力信號與預設力大小進行對比，并將結果傳輸至壓電控制器，使得壓電快速刀具定位臺沿軸向發(fā)生位移，進而改變加工過程中的軸向力的大小，使軸向力與預設力大小一致。
芯明天標品壓電快速刀具定位臺
芯明天具有近20種專為快刀伺服微加工而設計的快速刀具定位臺，它們有著位移、頻率、閉環(huán)方式、出力、驅動電壓、外觀結構等性能的差別。
在位移參數上，由十幾微米到百微米以上的行程范圍，不同的位移下工作頻率也不同。例如，芯明天P92.X20快速刀具定位臺，在18μm行程下，工作頻率可達95Hz；在9μm行程下，工作頻率可達190Hz；而在1μm行程下，工作頻率達600Hz。
P92.X20系列快速刀具定位臺
行程：18μm
驅動電壓：0~150V
承載能力：300g
閉環(huán)方式可選
P92.X25系列快速刀具定位臺
行程：23μm
空載諧頻頻率：3000Hz
出力：1000N
閉環(huán)方式可選
P92.X40系列快速刀具定位臺
行程：40μm
驅動電壓：0~1000V
出力：3000N
定制散熱孔
P92.X70系列快速刀具定位臺
行程：75μm
定位精度：0.01%F.S.
定制防塵防液滴型
閉環(huán)方式可選
P93.X70系列快速刀具定位臺
行程：81μm
承載能力：20kg
分辨率：達1nm
閉環(huán)方式可選
芯明天快速刀具定位臺應用案例
芯明天快速刀具定位臺的微進給運動，為各種超精密加工提供微納米級的定位精度，用于各種光學元件的加工，可進行不同形狀、圖形的車削加工，協(xié)助各種超高精度加工的順利完成，在光學等領域擁有著非常廣泛的應用。
導光板模具加工
光學元件加工
P93快刀臺與手調臺結合超精密加工
壓電快速刀具定位臺安裝操作說明
一）安全指南
壓電快速刀具定位臺采用先進的技術和安全標準設計而成，為了您的自身安全及產品的正確使用，使用時請注意以下幾點。
溫度改變和壓力都會給壓電快速刀具定位臺充電，與控制器斷開連接的一段時間壓電快速刀具定位臺也會保持帶電狀態(tài)，所以操作者在使用時要注意：
· 不要擅自拆卸壓電快速刀具定位臺；
· 在安裝以前給壓電快速刀具定位臺進行放電，這個可以通過和控制器連接實現；
· 在操作過程中不要拔出控制器；
· 使用前首先檢查本產品的連接線是否完好，產品及控制器是否進行了有效的接地保護，操作過程中應嚴格規(guī)范操作，上電后不要用手觸碰產品（最高可達1000V以上電壓），以防發(fā)生危險。
為了防止不當操作對產品造成損壞，使用時應注意以下幾點：
· 壓電快速刀具定位臺盡量在無塵、無油、無潤滑劑的環(huán)境中使用；
· 建議負載不要超過本產品的承載能力，裝載時注意扭力不要過大，不要撬或扭轉負載面，以免損傷結構；
· 當出現異常情況應該立即關閉相關部分；
· 長期使用建議使用推薦電壓范圍；
· 請勿對產品進行拆解，以免造成產品損壞；
· 避免拉伸和彎曲電纜接口，防止對電纜造成損壞；
· 使用我公司提供的專用電纜連接壓電快速刀具定位臺和控制器；
· 不能隨便使用電纜延長線，如需要更長電纜請聯(lián)系我司銷售人員。
二）安裝與注意事項
安裝前首先要進行安全檢查，如連接線有無破損、斷線，驅動電源有無接地保護等。
壓電快速刀具定位臺安裝步驟如下：
· 確保安裝平面足夠平整；
· 使用螺釘固定壓電快速刀具定位臺，擰緊；
· 安裝負載刀具，適當擰緊以確保定位精度；
· 將產品連接線按連接器頭處標識與控制器對應接口連接起來。
注意：
· 安裝負載時緩慢擰緊負載，扭矩不要太大，以免損傷機構；
· 避免拉伸電纜和彎曲電纜；
· 使用我公司提供的專用電纜連接快速刀具定位臺和控制器。
