低频、低振幅的建筑地面振动日益成为极高分辨率微制造工具性能的限制因素。这些工具包括用于制造超精密光学元件的金刚石车床。
一家大型消费电子产品制造商在制造小型、高容量精密光学器件的模具时遇到了重大的产量问题。用Precitech Nanoform 250 Ultra金刚石车床加工模具嵌件。
由STACIS®主动压电消振系统支撑的Nanoform 250 Ultra
这些模具直径为几毫米，形状奇特，曲率不断变化，由非常坚硬的高纯金属镍磷制成。只要一到两纳米的多余运动就会导致模具出现缺陷。
加重制造商低产量问题的还有难以测量的模具质量，模具质量的测量通常通过在显微镜下目视检查散射光来完成。任何有问题和有缺陷的模具都会被丢弃，这进一步降低了产量。
经过调查，Precitech怀疑工厂周围的地面振动是导致低产量的主要原因。 这让客户感到意外，因为建筑地面设计包括金刚石车床下方的隔振地面部分。
Precitech求助于精密地面振动控制领域的全球领导者TMC。Precitech和TMC都是AMETEK Ultra Precision Technologies旗下的企业。
Precitech的Nanoform 250 Ultra金刚石车床已经具有嵌入式TMC MaxDamp®气动隔振系统和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®是一种低频、高阻尼隔振器，设计用于从2-3 Hz开始隔离水平和垂直建筑地面振动。此外，MaxDamp系统还能迅速抑制工具电动定位平台引起的运动，该平台重200磅，加速度可达0.2g。
TMC振动专家对制造商现场的地面和工具本身进行了全面的调查，并证实了（来自叉车、空调系统、其他机械、甚至从设备身边走过）极低频率的建筑地面振动超出了工具规格，从而限制了模具的质量。 导致这一结果的主要原因是极端苛刻的应用环境，而不是特别恶劣的地面环境。事实上，混凝土地面的“隔振”部分并不能隔离关键的低频振动，而是会放大此类振动，这是地面测量中的一个常见现象。 虽然工具下方的地面是一块独立的混凝土板，通过吸振材料与地面的其余部分分离，但只有在100 Hz以上的高频率下才能看到明显效果，因为工具的灵敏度要低得多。
为了提高性能，TMC工程师推荐使用STACIS®主动压电消振系统来支撑整个Nanoform 250以及嵌入式MaxDamp空气隔振器。STACIS将振动消除到通常与难以测量的瞬态或随机振动（如行人或附近的机械）有关的极低频率。STACIS平台最初在Precitech的Nanoform 250 Ultra下进行测试。有趣的是，尽管Precitech地面非常安静，该应用的测试结果也显示更高的性能。
MaxDamp（左）和STACIS（右）的隔振传递函数
作为第二级隔振，STACIS在0.5 Hz时开始进行隔离，特别是在不太理想的环境中，可提供比空气隔振器高得多的性能水平。此外，由于压电技术采用“硬安装”，STACIS可以“叠放”（放置在带有内部隔振系统的工具下方）。空气隔振器不能堆叠放置，因为这会产生“簧载质量”和相应共振放大的不利影响。
由STACIS平台系统支撑的MaxDamp隔振器的综合性能是两个隔振传递函数的总和。也就是说，两个系统的隔振性能相加。
结合MaxDamp和STACIS的隔振性能
Nanoform 250被重新安装在STACIS平台系统上，效果立竿见影。产量增加了一倍以上。这次STACIS改造非常成功，制造商立即购买了多台额外的Precitech Nanoform 250 Ultra金刚石车床及相应的TMC STACIS隔振系统。
在Taylor Hobson CCI上测量得到的改善的表面粗糙度
*图片由Precitech提供。
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