微加工将女王的图像变成微小的肖像

AMRC 工程师乔·西克特和艾玛·帕金展示了他们对女王的微加工肖像。 （照片来源：斯达拉格。）

当谢菲尔德大学（英格兰）的两名工程师想要展示斯达拉格 Bumotec 车铣复合加工中心的微加工能力时，他们选择了一个独特的项目，该项目不仅会给精密机床操作员留下深刻印象，而且会吸引任何欣赏艺术的人。

该大学先进制造研究中心 (AMRC) 的工程师 Emma Parkin 和 Joe Thickett 使用 Bumotec 加工中心在黄铜上复制了一系列伊丽莎白二世女王的微型肖像，宽度只有 1.4 毫米。只有通过强大的显微镜才能看到女王头部错综复杂的细节。

“我们选择了女王的肖像，因为我们想做一些类似于硬币的东西，因为它是相关的，”帕金说。 “人们通常知道一枚硬币的大小，因此能够将其缩小，但仍能保留女王的脸，这意味着有一个‘哇’的因素。”

制作微型艺术品是为了展示 AMRC Machining Group 在微加工方面的行业知识，以帮助英国公司赢得业务。 “我们想向我们的合作伙伴和行业展示什么是可以实现的；我们可以在小至 1.5 毫米的工件上以 0.001 毫米的精度工作并保持细节。”

Bumotec s191 在一块直径为 25 毫米的黄铜圆片上制作了四个高度精细的女王头像，直径分别为 11.2 毫米、7 毫米、2.8 毫米和 1.4 毫米。

Bumotec s191H 车床是 AMRC 的八台斯达拉格机床之一。工程师们用它在一个直径为 25 毫米的黄铜圆片上生产了四个直径分别为 11.2 毫米、7 毫米、2.8 毫米和 1.4 毫米的女王头。

他们使用山特维克微型立铣刀来实现设计的基本形状，然后改用微型球头铣刀。最小的直径只有 0.2 毫米，用于详细轮廓。

Bumotec 加工中心具有 65 毫米棒材容量、棒材进给系统和高压 (3-hp) 冷却剂，可在其 X、Y 和 Z 轴范围内实现高精度（至 +/- 2.5 微米）加工解决方案，范围从 410分别为 mm、200 mm 和 400 mm，这得益于线性驱动器和高水平的热稳定性。

为了拍摄女王的脸，AMRC 工程师使用通常用于检测表面粗糙度的 3D 显微镜扫描了一枚真正的硬币。它拍摄了一系列分层的照片以创建 3D 图像。

该机器的主轴配有一个可在水平和垂直平面上转动的副主轴，用于多任务处理。在具有 50 m/min 快速移动速度和 30,000（或 40,000）rpm 主轴转速的机床上，刀库选项最多可扩展到 90 个刀位，这也有助于缩短循环时间。

作为机器功能的补充，Parkin 利用 AMRC 的专业知识来创建微加工肖像。

“为了拍摄女王的脸，我们使用通常用于检测表面粗糙度的 3D 显微镜扫描了一枚真正的硬币。它拍摄了一系列分层的照片以创建 3D 图像。然后将该图像转换为 STL 文件格式，然后将其上传到 Siemens NX 12 CAD 以生成加工程序。”

她补充说：“我们开始在 4 毫米深度切割以去除散装材料，然后减小尺寸，当我们进入精加工操作时，我们正在做微米级的‘跨步’。”

Parkin 希望硬币复制品项目能够为 AMRC 带来进一步的微加工研发和商业项目，AMRC 是高价值制造弹射器的一部分。 Catapult 提供了对研发设施和专业知识的访问权限，否则英国的许多企业将无法获得这些设施和专业知识。

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