微加工创造微型女王肖像:精度无与伦比

AMRC工程师Joe Thickett和Emma Parkin展示他们的微加工女王肖像。(图片来源:Starrag)
当英国谢菲尔德大学的两位工程师想要展示Starrag Bumotec车铣加工中心的微加工能力时,他们选择了一个独特的项目,不仅能让精密机床操作员印象深刻,也能让任何欣赏艺术的人惊叹。
大学高级制造研究中心(AMRC)的工程师Emma Parkin和Joe Thickett利用Bumotec加工中心在黄铜上复制了一系列微型伊丽莎白二世女王肖像,最小宽度仅1.4毫米。女王头部的精细细节只能通过强力显微镜观察。
"我们选择女王肖像是因为想做类似硬币的东西,因为它很有共鸣,"Parkin说。"人们普遍知道硬币的大小,所以能在缩小尺寸的同时保留女王面容,意味着有一个'哇'因素。"
微型艺术品的创建旨在展示AMRC加工小组的微加工行业知识,帮助英国企业赢得业务。"我们想向合作伙伴和行业展示可实现的成果:我们能在小至1.5毫米的工件上达到0.001毫米的精度,同时保持细节。"

Bumotec s191在单个直径25毫米的黄铜圆片上制作了四个直径分别为11.2毫米、7毫米、2.8毫米和1.4毫米的高细节女王头像。
Bumotec s191H车铣复合机是AMRC的八台Starrag机床之一。工程师们用它在单个直径25毫米的黄铜圆片上制作了四个直径分别为11.2毫米、7毫米、2.8毫米和1.4毫米的女王头像。
他们使用Sandvik微型立铣刀实现设计的基本形状,然后换用微型球头刀。最小的刀具直径仅0.2毫米,用于精细轮廓加工。
Bumotec加工中心具有65毫米棒料容量、送料系统和高压(3马力)冷却液,得益于直线驱动和高水平热稳定性,可在X、Y、Z轴分别410毫米、200毫米和400毫米的行程范围内实现高精度(±2.5微米)加工解决方案。

为获取女王面部图像,AMRC工程师用通常用于检测表面粗糙度的3D显微镜扫描了真实硬币。拍摄一系列图片并分层创建3D图像。
机床主轴配有可在水平和垂直平面旋转的副主轴,用于多任务加工。刀库选项可达90个工位,快速移动速率50米/分钟,主轴转速30,000(或40,000)转/分,也为其快速循环时间做出贡献。
除了机床能力,Parkin还利用AMRC内部的专业知识创作了微加工肖像。
"为获取女王面部图像,我们用通常用于检测表面粗糙度的3D显微镜扫描了真实硬币。拍摄一系列图片分层创建3D图像。然后将该图像转为STL文件格式,上传至Siemens NX 12 CAD生成加工程序。"
她补充道:"我们从4毫米切深开始去除大部分材料,然后逐渐减小,到精加工操作时,我们进行微米级'步进'。"
Parkin希望硬币复制品项目能为AMRC带来更多微加工研发和商业项目,AMRC是高价值制造Catapult的一部分。Catapult提供许多英国企业 otherwise 无法获得的研发设施和专业知识。
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