Многоосевой обрабатывающий центр

Завершен

Идея проекта

Полное название проекта
Многоосевой обрабатывающий центр
Руководитель
Юрий Белов
Проект по идее
Многоосевой обрабатывающий центр
Автор идеи
Юрий Белов
Заявлен
7 декабря 2016, 14:32
Категории проекта
  • Make
  • Механика
  • На конкурс «InnoMake» 2016
Ключевые слова проекта
  • модернизация
  • универсальность
  • материалообработка
Площадка конкурса
Нанотехнологии
Закрыт
7 декабря 2016, 14:35

Решаемая проблема / Замысел / Гипотеза

Модернизация многоосевого обрабатывающего центра ATCnano, для повышения точности и жесткости при обработке материалов.
Проект многоосевого обрабатывающего центра для использования в образовательных целях и в лабораториях можно рассматривать как новое направление в области обработки материалов, за счет, в первую очередь, его универсальности и многозадачности. В одном комплексе были собраны наиболее востребованные виды обработки материала - фрезеровка, электроэрозионная обработка, обработка лазером и тд.
Центр хорошо справляется с поставленными условиями обработки мягких материалов (пластик, воск, мягкие металлы), с учетом невысоких нагрузок на подвижные части.
С другой стороны, использовать подобные центры можно только при условии соблюдения чистоты рабочего места (и станка в частности), уменьшенных нагрузок. При этом его точность будет сопоставима со среднестатистическими моделями, представленными на рынке металлообработки (около 0.02мм).
Идея заключается в пересмотре концепции построения обрабатывающего центра и введения дополнительной защиты от производственных отходов, повышение точности за счет замены механических движителей, а также изготовлением из более жесткого материала ответственных частей.

Подход к решению проблемы / Технология реализации замысла / Способ проверки гипотезы

В первую очередь, стоит позаботиться об экранировки прецизионных направляющих и кареток - установка гофрозащиты из кевларовой ткани, с водооталкивающей пропиткой по всем осям позволяет уберечь механику от попадания инородных тел и частиц.
Во-вторых, повышение точности возможно осуществить путем замены исходной механики на прецизионный ходовой винт с бронзовой гайкой. Планируется использовать стандартные габариты обрабатывающего центра, так что двигатели, компактно расположенные в станке, буду заменены на аналогичные по характеристикам, но с полыми роторами для сохранения компактности конструкции. При этом будет возможна регулировка люфта в ходовом винте за счет установки второй резьбовой гайки, развернутой относительно неподвижной на определенный, корректируемый, угол. Такой подход позволит повысить точность на один порядок (примерно до 0.005мм).
Жесткость конструкции обеспечит установка кареток увеличенной грузоподъемности, с сохранением габаритной высоты центра.
Параллельно, осевые платформы будут изготавливаться из материала с увеличенным коэффициентом жесткости. Возможно, это будет один из видов новосинтезированных полимеров. Пока идея заключается в разработке жестких стальных рам, по каждой из осей, в совокупности предвидеться незначительное увеличение веса. Станет возможной обработка жестких материалов, таких как термообработанный дюралюминий или неупрочнённая сталь.
Проверка работоспособности идеи будет проводиться путем метрологических исследований с использованием измерительного инструмента микронной точности, жесткость конструкции может быть проверена путем изготовления эталонных образцов и измерения их геометрических параметров.

Презентация

make (1).pptx

Галерея проекта

План проекта

Лидер проекта
Юрий Белов
1

Мониторинг рынка комплектующих прецизионной механики

Исполнитель:
Юрий Белов
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Выбор и сравнение комплектующих для получения улучшенных характеристик обрабатывающего центра
По компонентам для модернизации:
1 Выбор прецизионных винтовых пар с классом точности не менее С5
2 Выбор серводвигателей, отвечающих следующим требованиям: габаритная длина не более 65мм, диаметр не более 42мм, номинальный момент на выходном валу - 1.5 Н*м
3 Выбор электроники для управления малогабаритными серводвигателями (поддержка датчиков положения с высокой разрешающей способностью, низкое питающее напряжение)
4 Выбор комплектов линейных перемещений с заявленной статической нагрузкой более 2кН и габаритной выстой в сборе не более 12мм
5 Выбор комплектов высокоточных червячных пар для построения прецизионных редукторов
6 Выбор материалов для изготовления

Компетенции

  1. умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности, учитывать позиции других участников деятельности, эффективно разрешать конфликты
  2. готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности, включая умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать и интерпретировать информацию, получаемую из различных источников
  3. Анализировать электрические схемы электронных приборов и устройств
  4. Участвовать в работах по модернизации технологического оборудования
  5. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес
  6. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
  7. умением понять поставленную задачу
Приложенных файлов нет
2

Доработка базовой 3D модели обрабатывающего центра, закупка комплектующих

Исполнитель:
Юрий Белов
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Доработка базовой 3D модели обрабатывающего центра с учетом выбранных комплектующих, для последующего изготовления с применением токарной, фрезерной и электроэрозионной обработки
Закупка материалов, комплектующих для последующего изготовления\сборки

Компетенции

  1. сформированность мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, основанного на диалоге культур, а также различных форм общественного сознания, осознание своего места в поликультурном мире
  2. сформированность умения решать физические задачи
  3. владение умениями выдвигать гипотезы на основе знания основополагающих физических закономерностей и законов, проверять их экспериментальными средствами, формулируя цель исследования
  4. сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека, связанной с физическими процессами, с позиций экологической безопасности.
  5. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач
  6. навыки моделирования, анализа и использования формальных методов конструирования программного обеспечения
  7. готовностью к самостоятельной работе
  8. способностью использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач на ЭВМ, отлаживать, тестировать прикладное программное обеспечение
Приложенных файлов нет
3

Изготовление комплектующих многоосевого обрабатывающего центра, сборка

Исполнитель:
Юрий Белов
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Моделирование процесса изготовления деталей многоосевого центра в CAM-системе, с последующим изготовлением на чпу-станках из выбранного материала. Подгонка сопряженных частей, внесение корректировок в управляющие программы для обработки. Изготовление эталона. Подключение электромеханических комплектующих. Составление и тестирование постпроцессоров для многоосевого центра с учетом новых характеристик, для последующего создания оригинального профиля в Mach3

Компетенции

  1. готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности
  2. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
  3. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
  4. Определять сроки и стоимость проектных операций
  5. Осуществлять подготовку оборудования к работе
  6. Моделировать в пакетах трехмерной графики
  7. Проводить отладку и тестирование программного обеспечения отраслевой направленности
Приложенных файлов нет
4

Метрологические исследования новой конструкции

Исполнитель:
Юрий Белов
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Проведение метрологических исследований новой конструкции обрабатывающего центра и проведение серии испытаний при обработке различных материалов. Составление паспорта и инструкции с учетом изменений в конструкции

Компетенции

  1. сформированность основ саморазвития и самовоспитания в соответствии с общечеловеческими ценностями и идеалами гражданского общества; готовность и способность к самостоятельной, творческой и ответственной деятельности
  2. готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности
  3. Организовывать подготовку и проведение монтажных работ
  4. Организовывать проведение пусконаладочных работ и приемо-сдаточных испытаний
  5. Проводить испытание и контроль технических параметров и эксплуатационных характеристик технологического оборудования
  6. способность создавать программные интерфейсы
  7. умение применять основные методы и инструменты разработки программного обеспечения
Приложенных файлов нет