CCBot/2.0 (http://commoncrawl.org/faq/)
Главная   Информационные статьи   Оборудование   Изготовление микроинструментов

Изготовление микроинструментов

Добавлено: 16.11.2009

Изготовление микроинструментов

Металлообработка микроинструментов, как операция в последние годы развивается удвоенными темпами. В 2007 году по Евросоюзу емкость процесса обработки микроинструментов оценивали 9,6 млрд. евро, а в 2009 – он вырастёт до 20 млрд. евро ориентировочно. В Германии, как стране-лидере точного станкостроения, даже создали специальное Общество содействия распространению микроструктурной техники (IVAM), и, прежде всего в сфере микрофрезерования.  

В микрообработке контролю подвергаются не только размеры детали, но позиции вершины микрофрез и микросверл относительно торца шпинделя. Плюс к этому надо учитывать температурные деформации самого шпинделя для компенсации  его теплового расширения. Это далеко не простая задача, ведь диаметр инструментов меньше миллиметра!

В технической прессе Cutting Tool Engineering (N 2, Vol. 59, 2007, США) описан станок модели 2007-ТС компании Micro Drill Presses, осуществляющий микрообработку с точностью позиционирования 2.54 мкм  и с биением шпинделя не больше 1мкм. Но это не предел – станок модели 310-S от Microlution Inc обеспечивает точность позиционирования 1 мкм. Это «заслуга» оптических кодирующих устройств марки Heidenhain, установленных по всем линейным осям.

Woodtronic NC 3
Woodtronic NC 3
С тремя управляемыми NC-осями: новейшие технологии для любой геометрии зуба

Другим примером удачного использования сверхоптики в производстве микродеталей является измерительная машина  HELICHECK PLUS фирмы WALTER. Её   называют не иначе, как техникой будущего. И есть за что – 4 мощные осветительные лампы и телекамеры  увеличивают детали в 400 раз.  Но изюминка в том, что камеры  оснащены специальным устройством оптимизации освещения, что обеспечивает ей качественное измерение в реальном времени даже блестящих или  полированных поверхностей, которые из-за зеркального отрицательного эффекта плохо контролируются обычной оптикой.

Таким образом, на уровне 400-кратного увеличения микрофрезы и микросверла достаточно точно обрабатывают детали. Причём специалисты заявляют о простоте управления системой оптической  измерительной машины HELICHECK PLUS фирмы WALTER.

Однако, инженерная и научная мысль зачастую опережает даже самые смелые проекты в микрообработке. В техническом журнале Maschinenmarkt. 2008. Nr. 19 презентуется комбинированная измерительная система – оптика плюс микрощуп – способная осуществлять нанопозиционирование и измерение микродеталей с точностью 50 нм и меньше. Рабочий диапазон охватывает 10 мм 3D – пространства. Для нанопозиционирования используется «оптическая ловушка» – сферический щуп диаметром 8.0 мкм, который дискретно смещается и на каждом шаге высокочастотно вибрирует. По динамически измеряемому давлению светового луча, отраженного от поверхности микродетали, захватываются геометрические изменения самой детали, которые трансформируются в 3D модель с оцифрованными размерами, вычисленными по специальной программе. И хотя эта система находится только в стадии разработки, эксперименты подтверждают эффективность такого нанопозиционирования.

Woodtronic NC 4
С четырьмя NC-осями:новейшие технологии для полной обработки. С 4-мя NC-осями:X,Y,Z и В для полной обработки передней поверхности зуба, спинки зуба и наружного контура за один рабочий ход

Кроме оптики широкое распространение получили измерительные системы на базе сенсорного измерения – контактного и бесконтактного, например – гибридная измерительная система фирмы Makino.

Еще одной особенностью работы с микродеталями и инструментами является то, что при установке, транспортировке и упаковке человек не должен прикасаться к ним. Для этих целей фирмой Herman Schmidt были разработаны специальные зажимные механизмы на природных магнитах, более мощных (как минимум, в два раза чем промышленные полярные магниты). Инженеры Herman Schmidt позаботились об универсальности зажимов, которые могут быть установлены на высокоскоростные станки с усилием до 5g. Кроме того, эти устройства дополнительно оснащаются пневматическими и/или гидравлическими усилителями.

Для перемещения микроинструментов и деталей применяют специальную манипуляционную технику, оснащенную мощными микроскопами и многокоординатными роботами. Различают механические, масляные или гидравлические, моторизованные и пьезоманипуляторы (наноманипуляторы). 

Наиболее простыми, очевидно, являются механические микроманипуляторы с точностью позиционирования 0.1-5 мкм, построенные на базе высокоточных прецизионных винтов. На классы выше – масляные ( гидравлические) микроманипуляторы. Они преобразуют механические усилия, совершённые на специальном дистанционном блоке,  в давление на манипуляторную мембрану. Она же в  свою очередь соединена с микроинструментом. Гидравлика обеспечивает высокоточные плавные  редуцируемые движения манипулятора.

В отличие от механических и гидравлических микроманипуляторов – моторизованные системы перемещения микроинструмента, построенные на базе микродвигателей, управляются специальными компьютерными программами и могут встраиваться  в обрабатывающие центы. 

Микрофрезы и микросвёрла
На рисунке приведены микрофрезы и микросверла, применяемые в высокоточных  станках с CNC-управлением  фирм Roders, Zimmer & Kreim (Германия), Seibu Electric & Machinery Co., Ltd (Япония), Unisign (Голландия), Voumard и Dixi (Швейцария) и др. Всплеск интереса к микрообработке, прежде всего в производстве мобильных телефонов и медицинских имплантатов,  резко поднял уровень требования  к  технике измерения для этих станков. Очевидно, если детали имеют объем до 50 мм2 , то точность измерения должна быть не больше мкм-уровня.

Переход с мкм-уровня на наноуровень, точность позиционирования менее 1 нм требует смены микроманипуляторов на наноманипуляторы. В них используются специальные системы и технологии для защиты от «термического или статического дрейфа», «мертвого» хода, «эффекта скачка» и др. явлений, характерных для наноразмеров. Платформы для зажимов микроинструментов и деталей перемещаются двухосцилляторными пьезоэлектрическими двигателями, способными к высокоточному пошаговому режиму. Специальные устройства минимизируют практически до «нуля» механические микровозмущение.

Очевидно, что успешные разработки и массовое освоение производственных систем нанообработки позволит создать уникальные, прежде всего, медицинские машины, способные перевернуть представление о самой человеческой жизни. Например, известный научный предсказатель-футуролог Рей Керзвеил и его последователи не без оснований считают, что созданные человечеством молекулярные врачи-роботы будут лечить абсолютно все болезни без фармацевтического или хирургического вмешательства.


Александр Ситников, специально для www.EquipNet.ru
Фотографии с сайтов engine.aviaport.ru, all-impex.ru, ruscastings.ru

>>>Хотите обсудить эту статью подробнее? Ждем вас на нашем Форуме<<<

Комментарии

Оставить комментарий с помощью…
  • Equipnet (0)
  • Вконтакте (0)
  • Facebook (0)
Логотип компании
Комментариев пока нет

Вы можете разместить вашу статью в нашей ленте на коммерческой основе
Наш телефон: (495) 983-59-92. E-mail: manager@equipnet.ru

/articles/tech/tech_478.html 0
Интервью
10.03.2016
 Индукционные плиты: когда выгода покупателя означает и выгоду продавца
СУХОРУКОВ
Михаил
Ведущий менеджер технологического направления
Компания «Деловая Русь»
Что представляет собой рынок продаж индукционного оборудования в эпоху кризиса и с чем на него лучше выходить
Почему доллар будет стоить 50 рублей?
Как зарабатывать по 3 000 000 рублей в месяц?
Где купить станок, который делает деньги?
Ответы на эти и другие вопросы ищи в рассылке EquipNet.ru