Фрезерный обрабатывающий центр с нанометровой точностью обработки

Опубликован

Идея проекта

Полное название проекта
Фрезерный обрабатывающий центр с нанометровой точностью обработки
Руководитель
Юрий Белов
Заявлен
11 ноября 2017, 07:00
Категории проекта
  • Young
  • Make
  • Механика
  • На конкурс «InnoMake» 2017
  • СОЗДАВАЙ!
  • IV ступень
  • На конкурс «Реактор» 2018
Ключевые слова проекта
  • чпу
  • модернизация
  • нанотехнологии
  • фрезерная обработка
  • металлообработка
  • нанометрология
  • гравировальный станок
Площадка конкурса
Нанотехнологии

Замысел продукта

Проект по модернизации и улучшению характеристик многоосевого обрабатывающего центра, представленного на Innomake 2016, выполнен. Компактные ЧПУ-станки для фрезерных и гравировальных работ успешно используются в ЦМИТ "Нанотехнологии" в сфере обучения, для выполнения лабораторных операций при создании макетных образцов и эталонов. Успешное применение центров в области микрофлюидики, для изготовления матриц, а также новые возможности при выборе комплектующих, дали толчок к дальнейшему развитию концепции мобильных высокопроизводительных станков с ЧПУ.
В настоящее время существует множество станкостроительных концернов, частных производственных предприятий и энтузиастов, выпускающих номенклатуру фрезерного оборудования практически под любую задачу. Точность самых лучших современных образцов фрезерных центров достигает порядка микрона, с повторяемостью до 500 нанометров. В то же время, обработка с нанометровой точностью, с пределом в 5-10 нанометров, недостижима для стандартных механических комплектующих и электроники. В этом проекте решается проблема достижения точности обработки в нанометровом масштабе, с последующей метрологической проверкой правильности выбранной концепции. Результатом станет выпуск пробного экземпляра фрезерно-гравировального станка с ЧПУ с новой механической системой высокоточного позиционирования и образцы изделий, обладающие структурой поверхности после однооперационной обработки не ниже 12 класса шероховатости поверхности, что соответствует шлифовально-притирочным операциям.

Технология реализации замысла

Замена зубчатых реек на шариковинтовую передачу, в совокупности с жесткими линейными направляющими и фрезерованными силовыми частями станка, реализованная в предыдущем проекте, позволила поднять точность позиционирования режущего инструмента до 0.005-0.01мм. В настоящем проекте будет внедрена новая система механических бесфрикционных комплектующих - аэростатические магнитные винтовые пары по осям X, Y, Z. За счет наличия газовой прослойки между винтом и гайкой, постоянно создаваемой источником (компрессором), возможно избежать наличия трения в парах. Гайка, выполненная из цилиндрических магнитов с подводом сжатого воздуха через фитинги, перемещается по винту с шагом в 100мкМ на оборот, что достигается за счет специального метода изготовления сопряженных пар. На винте, изготовленного из магнитомягкого материала, нанесены токарным способом спиральные канавки с шагом 100мкМ и глубиной 100-150мкМ. Таким образом, зубцы магнитов гайки стремятся выстроится по зубцам полированного винта. Достигается точность в перемещении на уровне 5-10 нанометров при использовании стандартного сервопривода с разрешением энкодера 2500имп на оборот. Для калибровки и учета погрешности в изготовлении магнитной винтовой пары, применяются оптические линейки Renishaw с разрешением в 10 нанометров. После калибровочных операций суммарные отклонения от истинного значения при перемещении программно учитываются при обработке изделий.

Галерея проекта

    План проекта

    Лидер проекта
    Юрий Белов
    1

    Испытания магнитной винтовой пары

    Исполнитель:
    Юрий Белов
    Срок:
    не установлен
    Статус:
    в работе

    Описание и инструкции

    Создание образцов магнитной винтовой пары для внедрения в конструкцию фрезерного центра с ЧПУ. Проведение испытаний для подтверждения заявленной точности позиционирования. Калибровка пары, создание дополнительных периферийных устройств для функционирования пары (подвод, распределение воздуха, создание концепции управления сервоприводами и концевыми датчиками)

    Ключевые слова задачи

    • метрология
    • чпу

    Компетенции

    1. Организовывать и выполнять монтаж гидравлических и пневматических устройств и систем
    2. Осуществлять пуск и наладку гидравлических и пневматических приводов
    3. Осуществлять контроль качества проведения ремонта
    4. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности
    5. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями
    6. Диагностировать измерительные приборы и средства автоматического управления
    7. Выполнять работы по монтажу систем автоматического управления с учетом специфики технологического процесса
    8. Выполнять работы по наладке систем автоматического управления

    Приложенные файлы

      2

      Изменение устройства фрезерного центра с учетом монтажа магнитной винтовой пары

      Исполнитель:
      Юрий Белов
      Срок:
      не установлен
      Статус:
      в работе

      Описание и инструкции

      Редактирование проекта обрабатывающего центра для установки новой механической передачи, изготовление новых комплектующих. Сборка и проверка функционирования нового образца высокоточного обрабатывающего центра. Моделирование и расчеты физических параметров ведется с помощью САПР Solid Works, обработка изделий проводитcя на фрезерном обрабатывающем центре Hurco VMX1. Провести метрологию нового фрезерного центра на прецизионных комплектующих и изготовить пробное изделие.

      Ключевые слова задачи

      • сборка макета
      • производство
      • модернизация

      Компетенции

      1. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
      2. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий
      3. Проводить поверку и калибровку средств измерений с использованием эталонной базы и нормативно-технической документации
      4. Выполнять наладку и регулировку средств измерений
      5. Контролировать техническое состояние средств измерений
      6. Проводить техническое обслуживание средств измерений
      Приложенных файлов нет