eng
Выпуск #1/2015
Д.Коростелев, Д.Яминский, И.Яминский
Обрабатывающие центры для наноиндустрии
Обрабатывающие центры для наноиндустрии
Просмотры: 4826
Сканирующие зондовые микроскопы – один из основных инструментов исследователя наномира – стали близкими "родственниками" нового типа оборудования – цифровых обрабатывающих центров.
DOI:10.22184/1993-8578.2015.55.1.64.70
DOI:10.22184/1993-8578.2015.55.1.64.70
Теги: machining center scanning probe microscope обрабатывающий центр сканирующий зондовый микроскоп
На рис.1 представлено изображение двуглавого орла и надпись "ЦМИТ" – сокращенное наименование Центра молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии", который успешно развивается при тесном сотрудничестве МГУ им. М.В.Ломоносова и компании "Центр перспективных технологий". Хронологию запуска и развития ЦМИТ можно проследить по публикациям в журнале "Наноиндустрия" [1–4].
За короткое время у ЦМИТ "Нанотехнологии" два, на наш взгляд, существенных достижения в области технологического развития. Во-первых, удалось собственными руками создать 3D-принтер оригинальной конструкции, во-вторых, начать выпуск цифровых обрабатывающих центров – фрезерных, токарно-фрезерных, гравировальных станков. Технология прошла успешную апробацию при изготовлении уникальных деталей из пластмасс, дерева и других материалов. Цифровые обрабатывающие центры сразу нашли устойчивый спрос в современной деревообработке, существенно сократив время от творческой идеи до готового изделия.
Нано как основа
Что помогло достичь быстрого успеха в этих направлениях? В первую очередь, это 30-летний опыт в области сканирующей зондовой микроскопии. Сканирующие зондовые микроскопы видят нано- и микромир в трех измерениях, то есть по своей сути – это первые 3D-микронаноскопы. Микронано – это фемто: 10-6∙10-9=10-15. По этой причине выпускаемые 3D сканирующие зондовые микроскопы мы назвали "ФемтоСкан".
Ключевой момент во всех трех устройствах – 3D-принтере, цифровом 3D-обраба-тывающем центре и 3D-микроскопе – точное перемещение детали или образца по трем координатам, схожая электроника и одинаковые алгоритмы управления, механика жесткой конструкции с малым температурным дрейфом. 3D микроскоп "ФемтоСкан" тоже может работать как микронанообрабатывающий центр, например, строить трехмерные изображения "наноенотов" (рис.3).
О технических параметрах сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан" было написано немало, сейчас такие приборы успешно используются во многих ведущих научных и образовательных центрах. Так, в ЦМИТ "Нанотехнологии" имеется шесть полнофункциональных сканирующих зондовых микроскопов.
От нано к макро
В качестве примера цифрового 3D-обрабаты-вающего центра рассмотрим модель SCHWEDT 3000. Этот трехкоординатный фрезерно-гравировальный станок портального типа с числовым программным управлением (ЧПУ) применяется для 2D-, 2.5D- и 3D-фрезерной обработки любых пород дерева, композитов из дерева, всех видов пластиков, мягких металлов и сплавов, например, алюминия и дюралюминия. Основные характеристик станка приведены в табл.1.
Конструкция SCHWEDT 3000 характеризуется следующими особенностями:
•высота пролета портала 200 мм позволяет обрабатывать габаритные заготовки, в том числе изделия в сборе (например, для гравирования маркировки), а также дает возможность установки четвертой оси;
•по оси Z предусмотрен ход шпинделя за пределы зоны обработки с запасом на фрезу (70 мм) и холостые ходы (10 мм), что обеспечивает удобство замены фрез;
•используются четыре привода, два из которых несут портал станка (сдвоенная ось Y). Благодаря этому повышена жесткость конструкции и возможна автоюстировка портала на перпендикулярность осей;
•применение шпинделя с водяным охлаждением обеспечивает низкий шум при работе, малый разброс (так как отсутствует воздушный поток) мелких отходов обработки даже без применения насадки аспирации, что важно при использовании четвертой оси;
•применение зубчатых реек с классом точности С7, более устойчивых к пыли, чем шарико-винтовая передача;
•бесщеточные сервоприводы вместо шаговых двигателей (табл.2) по всем осям.
3D-обрабатывающие центры SCHWEDT уже работают на производстве. Наш следующий шаг – создание полнофункциональных цифровых станков для обработки всего спектра конструкционных материалов, в том числе стали, чугуна, титана и пр.
Приходите к нам в ЦМИТ "Нанотехнологии"! Для обучения и практических занятий в вашем распоряжении будет фрезерно-гравировальный цифровой обрабатывающий центр, представленный на рис.4.
Авторы признательны за помощь Центру инновационного развития г.Москвы и Департаменту науки, промышленной политики и предпринимательства г.Москвы.
Литература
1.Мешков Г., Синицына О., Яминский Д., Яминский И. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии": конкурсы объявлены // Наноиндустрия, 7(50), с. 50–54 (2014).
2.Яминский И., Мешков Г. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии" // Наноиндустрия, 4(50), с. 60–66 (2014).
3.Яминский И. ЦМИТ "Нанотехнологии": первые шаги // Наноиндустрия, 6(52), с. 44–48 (2014).
4.Федосеев А., Яминский И. Неделя инноваций в Москве: 2-я Всероссийская конференция ЦМИТ "Коммерциализация креативности" и открытие ЦМИТ "Нанотехнологии" // Наноиндустрия, 8(54), с. 32–40 (2014).
5.Синицына О., Мешков Г., Яминский И. Визуализация атомной решетки графита: идеи для практикума // Наноиндустрия, № 1(25), с. 52–54 (2011).
6.Мешков Г., Синицына О., Швец В., Яминский И. Аномальная проводимость террас на поверхности графита // Наноиндустрия, 1 (19), с. 18–19 (2010).
7.Sinitsyna O.V., Meshkov G.B., Yaminsky I.V. A novel tool for the local anodic oxidation of graphite. – International Conference on Nanoengineering and Nanosystems,15 April 2010, Edinburgh, Book of abstracts, p. 9
За короткое время у ЦМИТ "Нанотехнологии" два, на наш взгляд, существенных достижения в области технологического развития. Во-первых, удалось собственными руками создать 3D-принтер оригинальной конструкции, во-вторых, начать выпуск цифровых обрабатывающих центров – фрезерных, токарно-фрезерных, гравировальных станков. Технология прошла успешную апробацию при изготовлении уникальных деталей из пластмасс, дерева и других материалов. Цифровые обрабатывающие центры сразу нашли устойчивый спрос в современной деревообработке, существенно сократив время от творческой идеи до готового изделия.
Нано как основа
Что помогло достичь быстрого успеха в этих направлениях? В первую очередь, это 30-летний опыт в области сканирующей зондовой микроскопии. Сканирующие зондовые микроскопы видят нано- и микромир в трех измерениях, то есть по своей сути – это первые 3D-микронаноскопы. Микронано – это фемто: 10-6∙10-9=10-15. По этой причине выпускаемые 3D сканирующие зондовые микроскопы мы назвали "ФемтоСкан".
Ключевой момент во всех трех устройствах – 3D-принтере, цифровом 3D-обраба-тывающем центре и 3D-микроскопе – точное перемещение детали или образца по трем координатам, схожая электроника и одинаковые алгоритмы управления, механика жесткой конструкции с малым температурным дрейфом. 3D микроскоп "ФемтоСкан" тоже может работать как микронанообрабатывающий центр, например, строить трехмерные изображения "наноенотов" (рис.3).
О технических параметрах сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан" было написано немало, сейчас такие приборы успешно используются во многих ведущих научных и образовательных центрах. Так, в ЦМИТ "Нанотехнологии" имеется шесть полнофункциональных сканирующих зондовых микроскопов.
От нано к макро
В качестве примера цифрового 3D-обрабаты-вающего центра рассмотрим модель SCHWEDT 3000. Этот трехкоординатный фрезерно-гравировальный станок портального типа с числовым программным управлением (ЧПУ) применяется для 2D-, 2.5D- и 3D-фрезерной обработки любых пород дерева, композитов из дерева, всех видов пластиков, мягких металлов и сплавов, например, алюминия и дюралюминия. Основные характеристик станка приведены в табл.1.
Конструкция SCHWEDT 3000 характеризуется следующими особенностями:
•высота пролета портала 200 мм позволяет обрабатывать габаритные заготовки, в том числе изделия в сборе (например, для гравирования маркировки), а также дает возможность установки четвертой оси;
•по оси Z предусмотрен ход шпинделя за пределы зоны обработки с запасом на фрезу (70 мм) и холостые ходы (10 мм), что обеспечивает удобство замены фрез;
•используются четыре привода, два из которых несут портал станка (сдвоенная ось Y). Благодаря этому повышена жесткость конструкции и возможна автоюстировка портала на перпендикулярность осей;
•применение шпинделя с водяным охлаждением обеспечивает низкий шум при работе, малый разброс (так как отсутствует воздушный поток) мелких отходов обработки даже без применения насадки аспирации, что важно при использовании четвертой оси;
•применение зубчатых реек с классом точности С7, более устойчивых к пыли, чем шарико-винтовая передача;
•бесщеточные сервоприводы вместо шаговых двигателей (табл.2) по всем осям.
3D-обрабатывающие центры SCHWEDT уже работают на производстве. Наш следующий шаг – создание полнофункциональных цифровых станков для обработки всего спектра конструкционных материалов, в том числе стали, чугуна, титана и пр.
Приходите к нам в ЦМИТ "Нанотехнологии"! Для обучения и практических занятий в вашем распоряжении будет фрезерно-гравировальный цифровой обрабатывающий центр, представленный на рис.4.
Авторы признательны за помощь Центру инновационного развития г.Москвы и Департаменту науки, промышленной политики и предпринимательства г.Москвы.
Литература
1.Мешков Г., Синицына О., Яминский Д., Яминский И. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии": конкурсы объявлены // Наноиндустрия, 7(50), с. 50–54 (2014).
2.Яминский И., Мешков Г. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии" // Наноиндустрия, 4(50), с. 60–66 (2014).
3.Яминский И. ЦМИТ "Нанотехнологии": первые шаги // Наноиндустрия, 6(52), с. 44–48 (2014).
4.Федосеев А., Яминский И. Неделя инноваций в Москве: 2-я Всероссийская конференция ЦМИТ "Коммерциализация креативности" и открытие ЦМИТ "Нанотехнологии" // Наноиндустрия, 8(54), с. 32–40 (2014).
5.Синицына О., Мешков Г., Яминский И. Визуализация атомной решетки графита: идеи для практикума // Наноиндустрия, № 1(25), с. 52–54 (2011).
6.Мешков Г., Синицына О., Швец В., Яминский И. Аномальная проводимость террас на поверхности графита // Наноиндустрия, 1 (19), с. 18–19 (2010).
7.Sinitsyna O.V., Meshkov G.B., Yaminsky I.V. A novel tool for the local anodic oxidation of graphite. – International Conference on Nanoengineering and Nanosystems,15 April 2010, Edinburgh, Book of abstracts, p. 9
Отзывы читателей
