消除低频地面振动，使超精密光学元件制造的产量加倍

【概述】本文转自AmetekTMC

TMC的STACIS主动隔振系统 

越来越多的，低频、低振幅的建筑地面振动已成为超高分辨率微制造工具性能的限制因素。在这些工具中有金刚石车床，用于制造超精密光学元件。

        一家主要的消费类电子产品制造商在制造用于高精度光学器件的模具时，遇到了严重的产量问题。模具镶件是由Precitech的Nanoform 250 Ultra金刚石车床加工。

这些模具直径只有几毫米，形状奇特，弯曲度不断变化，是由镀镍磷制成的，这是一种非常坚硬的高纯度金属。只有一纳米或两纳米的有害运动就可以导致模具的缺陷。

        在显微镜下用散射光进行目测时，很难测量模具质量，这也加重了制造商的低成品率问题。任何有问题的模具连同有缺陷的模具一起被丢弃，进一步导致低产量。

        经过调查，Precitech怀疑该工厂的地面环境振动是导致低成品率的原因。这令客户感到十分奇怪，因为早在建筑地面设计的时候已经包括了在金刚石车床下设置振动隔离地面板块。

        Precitech转向TMC——地面精密振动控制的制造商。Precitech和TMC都是AMETEK超精密技术旗下的业务。

        Precitech的Nanoform 250 Ultra金刚石车床已经内置了TMC MaxDamp®气动隔振系统和经过有限元分析优化的双子框架结构，适用于许多地面振动环境中的大多数应用。MaxDamp ®是一款低频、高阻尼的隔振器，设计用于隔离2-3 Hz开始的水平和垂直的地面振动。此外，MaxDamp系统可以快速减弱由该车床的电动定位台引起的运动，该定位台重达200磅，加速度可达0.2g。

        TMC振动专家对制造商的地面和车床本身进行了广泛的现场勘测，并证实极低频建筑地面的振动——从叉车、暖通空调单元、其他机械，甚至走路路过此设备——超过了车床的规格要求，从而事实上限制了模具的质量。这一发现更多的是由于极端苛刻的应用要求，而不是由于特别严苛的地面环境。事实上，预先设置的混凝土地面的“隔振”板块并没有隔离临界低频振动，反而放大了它，这是在地面考察中常见的现象。尽管车床下面的地面是一块单独的混凝土板，通过吸振材料与地面的其他部分分离，但只有在100赫兹以上的高频情况下才会看到有益的效果，在这样的情况下车床对振动的敏感度要低得多。

        为了提高性能，TMC工程师推荐使用STACIS®主动压电减振系统来支持整个Nanoform 250，包括嵌入的MaxDamp空气隔离器。STACIS将振动压到极低的频率，这些频率通常与难以测量的瞬态或随机振动有关，比如行人或附近的机械。STACIS平台Z初是在Precitech的Nanoform 250 Ultra下面测试的。有趣的是，即便在Precitech工厂极其“安静“的地面上，测试结果显示车床的性能也有了提高。

特别设计作为振动隔离的第二阶段，STACIS在0.5赫兹开始隔离，提供了一个比空气减振高得多的减振性能，特别是在严苛的环境中。此外，由于压电技术是一个“硬垫”，STACIS可以“堆叠”（放置在一个内部隔振系统的工具下）。空气隔离器不能堆叠在一起而不产生有害的影响，形成“sprung-mass”和相应的共振放大。

        由STACIS平台系统支撑的MaxDamp隔振器，使其综合性能为两种隔振传递函数的总和。也就是说，两个系统的隔振性能是叠加的。

 Nanoform 250被重新安装到STACIS平台系统上，结果是即时且显著的。合格产量增加了一倍多。这次STACIS的改造非常成功，制造商立即购买了多台Precitech Nanoform 250 Ultra 金刚石车床，并配备相应的TMC STACIS隔振系统。

* 图片由Precitech提供。

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森泉为TMC国内总代理