Надточна оптична обробка та важлива роль прецизійних чилерів

Надточна оптична обробка є основоположною для виробництва високопродуктивних компонентів для смартфонів, аерокосмічних систем, напівпровідників та передових пристроїв обробки зображень. Оскільки виробництво прагне до нанометрової точності, контроль температури стає критичним фактором для забезпечення стабільності та повторюваності. У цій статті наведено огляд надточної оптичної обробки, її ринкових тенденцій, типового обладнання та зростаючої важливості прецизійних чилерів для підтримки точності обробки.

1. Що таке надточна оптична обробка?
Ультрапрецизійна оптична обробка – це передовий виробничий процес, який поєднує надточні верстати, високоточні вимірювальні системи та суворий екологічний контроль. Його метою є досягнення субмікрометрової точності форми та нанометрової або субнанометрової шорсткості поверхні. Ця технологія широко використовується в оптичному виробництві, аерокосмічній техніці, обробці напівпровідників та прецизійних приладах.

Галузеві показники
* Точність форми: ≤ 0,1 мкм
* Шорсткість поверхні (Ra/Rq): нанометровий або субнанометровий рівень

2. Огляд ринку та перспективи зростання
За даними YH Research, світовий ринок надточних систем обробки досяг 2,094 мільярда юанів у 2023 році та, як очікується, зросте до 2,873 мільярда юанів до 2029 року.
На цьому ринку вартість надточного оптичного обробного обладнання у 2024 році оцінювалася у 880 мільйонів юанів, з прогнозами щодо зростання до 1,17 мільярда юанів до 2031 року на рівні 4,2% (2025–2031).

Регіональні тенденції
* Північна Америка: Найбільший ринок, на який припадає 36% світової частки
* Європа: Раніше домінуюча, тепер поступово змінюється
* Азіатсько-Тихоокеанський регіон: Швидке зростання завдяки потужним виробничим потужностям та впровадженню технологій

3. Основне обладнання, що використовується в надточній оптичній обробці
Ультраточна обробка спирається на високоінтегрований технологічний ланцюг. Кожен тип обладнання сприяє поступовому підвищенню точності формування та обробки оптичних компонентів.

(1) Надточне алмазне токарне різання з одним кінчиком (SPDT)
Функція: Використовує інструмент з натуральних монокристалічних алмазів для обробки пластичних металів (Al, Cu) та інфрачервоних матеріалів (Ge, ZnS, CaF₂), завершуючи формування поверхні та структурну обробку за один прохід.

Основні характеристики
* Приводи шпинделя на повітряних підшипниках та лінійні двигуни
* Досягає Ra 3–5 нм та точності форми < 0,1 мкм
* Дуже чутливий до температури навколишнього середовища
* Потрібне точне керування чилером для стабілізації геометрії шпинделя та верстата

(2) Система магнітореологічного оздоблення (MRF)
Функція: Використовує рідину з контролем магнітного поля для локалізованого полірування нанометрового рівня для асферичних, вільної форми та високоточних оптичних поверхонь.

Основні характеристики
* Лінійно регульована швидкість видалення матеріалу
* Досягає точності форми до λ/20
* Без подряпин та пошкоджень під поверхнею
* Виділяє тепло в шпинделі та магнітних котушках, що вимагає стабільного охолодження

(3) Інтерферометричні системи вимірювання поверхні
Функція: Вимірює відхилення форми та точність хвильового фронту лінз, дзеркал та оптики вільної форми.

Основні характеристики
* Роздільна здатність хвильового фронту до λ/50
* Автоматична реконструкція та аналіз поверхні
* Високоповторювані безконтактні вимірювання
* Внутрішні компоненти, чутливі до температури (наприклад, He-Ne лазери, CCD-сенсори)

4. Чому водяні чилери необхідні для надточної оптичної обробки
Надточна обробка надзвичайно чутлива до температурних коливань. Тепло, що генерується шпиндельними двигунами, полірувальними системами та оптичними вимірювальними інструментами, може спричинити структурну деформацію або розширення матеріалу. Навіть коливання температури на 0,1°C може вплинути на точність обробки.
Прецизійні чилери стабілізують температуру охолоджувальної рідини, відводять надлишкове тепло та запобігають тепловому дрейфу. Завдяки стабільності температури ±0,1°C або вище, прецизійні чилери забезпечують стабільну продуктивність на субмікронному та нанометровому рівнях під час операцій обробки, полірування та вимірювання.

5. Вибір чилера для надточного оптичного обладнання: шість ключових вимог
Високоякісні оптичні машини потребують більше, ніж стандартні охолоджувальні установки. Їхні прецизійні чилери повинні забезпечувати надійний контроль температури, чисту циркуляцію та інтелектуальну системну інтеграцію. Серії TEYU CWUP та RMUP розроблені для цих передових застосувань, пропонуючи такі можливості:

(1) Ультрастабільний контроль температури
Температурна стабільність коливається від ±0,1°C до ±0,08°C, що допомагає підтримувати точність шпинделів, оптики та конструкційних компонентів.

(2) Інтелектуальне ПІД-регулювання
ПІД-алгоритми швидко реагують на коливання теплового навантаження, мінімізуючи перевищення та підтримуючи стабільну роботу.

(3) Чиста, стійка до корозії циркуляція
Такі моделі, як RMUP-500TNP, оснащені фільтрацією 5 мкм для зменшення кількості домішок, захисту оптичних модулів та запобігання утворенню накипу.

(4) Висока продуктивність накачування
Високопідйомні насоси забезпечують стабільний потік і тиск для таких компонентів, як напрямні, дзеркала та високошвидкісні шпинделі.

(5) Розумне підключення та захист
Підтримка RS-485 Modbus дозволяє здійснювати моніторинг у режимі реального часу та дистанційне керування. Багаторівнева сигналізація та самодіагностика підвищують безпеку експлуатації.

(6) Екологічно чисті холодоагенти та сертифікована відповідність
Чилери використовують холодоагенти з низьким показником глобального потепління (GWP), включаючи R-1234yf, R-513A та R-32, що відповідають вимогам ЄС щодо F-газів та вимогам Агентства з охорони навколишнього середовища США щодо SNAP.
Сертифіковано за стандартами CE, RoHS та REACH.

Висновок
Оскільки надточна оптична обробка розвивається в напрямку вищої точності та жорсткіших допусків, точний термоконтроль став незамінним. Високоточні чилери відіграють вирішальну роль у придушенні теплового дрейфу, покращенні стабільності системи та підтримці продуктивності передового обладнання для обробки, полірування та вимірювання. У майбутньому очікується, що інтеграція інтелектуальних технологій охолодження та надточного виробництва продовжуватиме розвиватися разом, щоб задовольнити потреби оптичного виробництва наступного покоління.