在近期舉辦的中國運(yùn)動控制/直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，雅科貝思精密機(jī)電（上海）有限公司高級銷售經(jīng)理張宇發(fā)表了題為《直驅(qū)電機(jī)在精密微加工領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用》的演講，詳細(xì)介紹了目前激光精密微加工的工藝技術(shù)以及直驅(qū)技術(shù)解決方案。

在整個制造業(yè)，直驅(qū)電機(jī)能解決很多實(shí)際應(yīng)用中的難點(diǎn)和“痛點(diǎn)”問題，尤其是對于精度要求特別高的場合。

雅科貝思基礎(chǔ)產(chǎn)品——直線電機(jī)

　　雅科貝思不僅僅只是一個電機(jī)生產(chǎn)商，而是一個擁有經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高性價(jià)比的直驅(qū)電機(jī)(直線、力矩、音圈)和精密平，并可按照客戶的應(yīng)用需求特制電機(jī)、平臺;進(jìn)行仿真、誤差預(yù)算、分析系統(tǒng)、優(yōu)化設(shè)計(jì) ，提供完整的運(yùn)動控制方案 ，和客戶一起共同開發(fā)解決方案。

　　雅科貝思直線電機(jī)分為U形無鐵芯電機(jī)、平板式有鐵芯電機(jī)以及音圈電機(jī)。U形電機(jī)齒槽效應(yīng)小，并且體積小推力大，但它的冷卻比較難做，不如平板形有鐵芯電機(jī)冷卻效果好。精密加工領(lǐng)域考慮到熱效應(yīng)對加工效果的影響，一般首推有鐵芯電機(jī)。但對于一些配合氣浮導(dǎo)軌使用的超精機(jī)，U形電機(jī)的性能往往會得到更好的表現(xiàn)。音圈電機(jī)也是雅科貝思直線產(chǎn)品之一，它是直線電機(jī)的一種，特別適合應(yīng)用在小行程、高頻運(yùn)動的場合。對于力矩電機(jī)，雅科貝思既可以為市場提供高性能的定轉(zhuǎn)子，也可以以力矩電機(jī)為基礎(chǔ)，為客戶提供集成了精密軸承、高精度光柵尺等關(guān)鍵零部件的成品轉(zhuǎn)臺，滿足客戶高速、高精的應(yīng)用場景要求。

激光微加工

　　激光微加工是雅科貝思的新業(yè)務(wù)，這里所講的激光微加工并不是傳統(tǒng)的大幅面、厚板材的激光切割技術(shù)，而是指厚度1毫米以下的材料、特征直徑微米級別的加工。

　　與一般的宏觀工業(yè)加工應(yīng)用(如機(jī)器人焊接或金屬板材切割)相比，激光微加工應(yīng)用所需工具和技術(shù)的重點(diǎn)在于高精度和過程控制。常見的應(yīng)用可能對熱輸入非常敏感，并且或同時(shí)需要極高的精度，因此所用的激光器類型的規(guī)格、光學(xué)系統(tǒng)以及設(shè)備硬件配置對于開發(fā)可靠的大批量制造解決方案極其重要。

　　激光微加工技術(shù)的重點(diǎn)是在于對高精度的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)動過程的控制，是一個系統(tǒng)工程，因此更強(qiáng)調(diào)能夠?yàn)橛脩籼峁┮惶渍w解決方案。下面舉例說明在激光微加工在一些應(yīng)用領(lǐng)域中的典型加工工藝，包括消費(fèi)電子、半導(dǎo)體、新能源和醫(yī)療等。

　　1.激光微切割

　　微切割可以切割金屬、非金屬或者薄膜，在獲得最快加工速度的同時(shí)，它可以實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度和最小的材料損耗和熱損失，例如血管支架的激光微切割技術(shù)等。

　　2.激光劃線

　　劃線是半導(dǎo)體行業(yè)描述芯片分離技術(shù)的一個術(shù)語，通過激光在晶圓上劃線，做一個半切割工藝，再沿著劃痕將晶圓分成一個個芯片，例如藍(lán)寶石激光劃線等。

　　3.選擇性材料去除

　　它是利用選擇性燒蝕技術(shù)將一種材料從基材上清除或去除，通過對脈沖能量、重復(fù)頻率和能量密度的精確控制，實(shí)現(xiàn)特征結(jié)構(gòu)的精確制備，同時(shí)避免損壞基材，例如玻璃基底鉻鍍層光柵的去除等。

　　4.激光剝離

　　其利用主基材與被分離膜對激光能量吸收的差異，在激光穿過透明材料后，被背面貼合材料吸收，界面處產(chǎn)生的受限等離子體使材料剝離或分離，例如藍(lán)寶石表面GaN薄膜去除等。

　　5.激光退火

　　通過控制激光曝光條件，對材料進(jìn)行表面處理，以增加或降低其粗糙度，完成局部或大面積表面加熱和控制摻雜物質(zhì)激活。

　　6.精細(xì)打標(biāo)

　　通過激光技術(shù)在一些材料表面做一些非常細(xì)小的刻字，例如可以用在一些防偽技術(shù)上，例如高精度玻璃打標(biāo)等，滿足新材料以及對超小標(biāo)記的打標(biāo)需求到微米尺度，保證打標(biāo)的質(zhì)量來確保高可讀性。

　　7.激光改性

　　利用超快激光的非線性光學(xué)吸收特性，對材料進(jìn)行局部改性，輔助后續(xù)腐蝕、裂片等工藝手段，實(shí)現(xiàn)精密切割和微鉆孔。

無限視野加工方案（IFOV）

　　無限視野加工方案(IFOV)是雅科貝思開發(fā)的另一種激光加工解決方案。振鏡的視野有限，需要用平臺的移動來變相的增加振鏡視野。同時(shí)減少或消除同一位置的二次加工造成的疤痕或誤差。依靠激光振鏡和精密平臺的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)無限視野的激光加工。在運(yùn)動控制的硬件上，IFOV系統(tǒng)包括主控制器、振鏡控制器、振鏡、激光器、運(yùn)動平臺及必要的伺服軸。

　　IFOV的工藝流程是把要加工的圖形導(dǎo)入專用的CAM軟件，軟件對幾何學(xué)和運(yùn)動學(xué)進(jìn)行分析，生成加工程序，通過控制器、激光振鏡控制器以及激光器三者聯(lián)合來達(dá)到加工目的。

　直驅(qū)產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)應(yīng)用

　　機(jī)床行業(yè)是一個千億級的市場，也是雅科貝思重點(diǎn)關(guān)注的行業(yè)。雅科貝思在推出機(jī)床專用直線電機(jī)之前做了很多的嘗試，甚至特地做機(jī)床來驗(yàn)證電機(jī)性能，最終推出AKM、AKMF、AKH三個系列的機(jī)床專用直線電機(jī)。針對機(jī)床行業(yè)的直線電機(jī)不管是在冷卻、防護(hù)、推力和響應(yīng)性上都有別于自動化行業(yè)。

　　與傳統(tǒng)機(jī)床一種沿用的伺服電機(jī)+滾珠絲杠的傳動方式相比，Akribis機(jī)床專用直線電機(jī)傳動具有明顯的優(yōu)勢：

• 　沒有絲桿，結(jié)構(gòu)緊湊，無反響間隙、無磨損;

• 　行程不受限制。需要多長的行程，直線電機(jī)的磁板就可以鋪多長;

• 　可實(shí)現(xiàn)0.1μm的微進(jìn)給量;

• 　精度壽命長，免維護(hù)。

　　直驅(qū)轉(zhuǎn)臺是雅科貝思針對機(jī)床行業(yè)做的另外一個直驅(qū)產(chǎn)品，考慮到機(jī)床的使用工況，如油霧、切屑液、重載、重切削等，對轉(zhuǎn)臺的防護(hù)等級、剛性提出了更高的要求。Akribis直驅(qū)轉(zhuǎn)臺采用直驅(qū)技術(shù)，無任何中間傳動機(jī)構(gòu)，以IP67作為基本防護(hù)等級，標(biāo)配高分辨率圓光柵，軸承采用YRT轉(zhuǎn)臺專用軸承，殼體采用鑄件或鍛件，既能滿足剛性要求，又能滿足精度及高響應(yīng)要求，其具體的應(yīng)用優(yōu)勢包括：

• 　高動態(tài)響應(yīng)，無磨損，零背隙;

• 　扭矩密度高，加速度大;

• 　液壓夾緊系統(tǒng)，可用于3+2加工;

• 　高精度編碼器，兼容多種數(shù)控系統(tǒng);

• 　鑄鐵殼體，兼具硬度、 強(qiáng)度和剛性。

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