Mirad公司是一家專門從事衛(wèi)星通訊天線系統(tǒng)產品生產的專業(yè)企業(yè)。該公司的主業(yè)是研發(fā)和生產衛(wèi)星通訊傳送信號的專用模塊。
歐洲航天局對這些立方體零部件的輪廓加工精度和表面質量有著非常高的要求，而且隨著通訊信號頻率的提高要求也越高。而現在地球和衛(wèi)星之間的電磁波信號傳輸頻率已經達到了GHz的范圍了，衛(wèi)星的性能也越來越強大，傳輸數據的速度也越來越快，可以傳送衛(wèi)星信號的頻帶也被“壓榨”到了極限。
早在5年前，人們就開始探索使用全新的60GHz來實現星地通訊了。然而，為了在60GHz的頻帶中實現30GHz通訊網絡的通訊效果，通信模塊的零部件必須確保1μm的輪廓加工精度。為了完成這種功能零件的生產制造，Mirad公司采用2.5D輪廓加工工藝技術來加工實體毛坯。為了把信號損失降低到最小程度，銑削加工后的零件表面要進行鍍銀（厚度15-20μm）并在后續(xù)加工中銑削到規(guī)定的目標尺寸。這一后續(xù)的銑削加工工藝不僅對設備的操作者而且也對機床設備制造商都提出了很高的要求：因為最多只能去除5μm厚的銀層。
Part 1
向納米級銑削邁進
整個銑削工藝過程的開發(fā)和完善持續(xù)了幾個月的時間。第一次簡單的工藝過程試驗是在Fehlmann Picomax 56型簡易型數控加工中心上進行的。這臺設備具有4個運動坐標軸。尤其令人感興趣的是這臺機床與銑削策略、刀具選擇、銑削結果之間的可重復性。
經過密集而且耗時的試驗階段，公司創(chuàng)始人Tony Bl?ttler確信：投資購買Fehlmann公司的Versa 645 linear五軸加工中心可能會幫助公司實現邁向納米級加工精度的目標。除此之外，Bl?ttler還對現有的生產車間的空調系統(tǒng)進行了改造，以使生產環(huán)境中的空氣流動更加均勻，更換了銑削加工中心使用的冷卻，增強熱交換的技術措施等等。這些都保證了加工空間不受任何氣流的影響。所有這些措施的綜合作用都帶來了很高的可重復性和理想的加工效果。
利用Fehlmann公司研發(fā)生產的Versa 645 linear五軸加工中心，Mirad公司可以確保0.5μm的切削加工精度，從而節(jié)約巨額的生產成本
提高加工精度的另外一些措施還包括了減少設備（每分鐘42000轉的HSK-E40型）主軸的震動以及實現刀具沿兩個坐標軸運動時的震動。這些技術措施使得五軸加工中心的刀具運動軸都有了更高的剛性和精度，從而可以得到更高的表面質量。
最終，Mirad公司在自己的實驗室中利用微波技術的檢測設備證明了可以完成對稱傳輸特性零件輪廓的納米級切削加工：被加工件的輪廓精度偏差平均小于500納米（0.5μm），在特殊情況下這一偏差可以小于200納米（0.2μm）。
五軸加工中心使用了30種不同的切削刀具，這些刀具的直徑在1-5mm之間，整個通訊模塊的切削加工時間大約8小時。這些刀具多次“經過”精加工和鍍銀后的模塊表面，分幾次實現了去毛刺的目的并部分的減少了表面應力。
Part 2
一切都準確無誤
對Fehlmann公司的首席技術官Urs Schmid來講，能夠實現如此高精度的切削加工也不是一件容易事。他說：“你在五軸加工中心里是不能簡簡單單的實現0.5μm精度的銑削加工的。這需要豐富的專業(yè)技術知識和經驗，必須深入的研究整個銑削加工過程，必須知道自己在干什么。不是簡簡單單的按一下設備啟動按鈕?！?/span>
圖示零件的加工精度要求為最高等級的0.5μm
Fehlmann銷售經理Adrian Tobler補充說到：“我們在Mirad公司那里找到了理想的生產加工條件。從堅實的車間地面到空調車間再到有著很高技術素養(yǎng)的員工。從機床設備方面來講，溫度恒定控制的冷卻液、動平衡良好的刀架等都是非常重要的技術措施。同樣，五軸加工中心不受陽光直射也有助于提高切削加工精度。”同樣，測量探針也起著至關重要的作用。因為即使是最昂貴、最完美的銑刀也會在工件表面留下波峰和波谷的痕跡。如果檢測時探針僅僅只是探觸到波峰，那么波峰與波谷之間的誤差就很容易就超過0.5μm。
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Bl?ttler認為：自動化操作控制系統(tǒng)是不足以實現0.5μm的輪廓加工精度的，或者只能在特殊條件下實現，因為只有細心的機床設備操作者才能注意到控制軟件無法識別的最小的不規(guī)則性。
來源：德國Werkstatt und Betrieb雜志
