Повышение качества изготовления отдельных деталей обеспечивает рост конкурентоспособности собранных из них изделий. В таких отраслях, как аэрокосмическая, приборостроительная, автомобильная, подшипниковая промышленности постоянно повышаются требования к точности и надежности оборудования. Нанометровая точность – цель, к которой стремится машиностроение несколько последних десятилетий.

DOI: 10.22184/1993-8578.2018.11.6.446.448

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
Под ред. Л.И. Трахтенберга, М.Я. Мельникова
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #6/2018
А.Ахметова, Ю.Белов, И.Яминский
Нанотокарь
Просмотры: 1980
Повышение качества изготовления отдельных деталей обеспечивает рост конкурентоспособности собранных из них изделий. В таких отраслях, как аэрокосмическая, приборостроительная, автомобильная, подшипниковая промышленности постоянно повышаются требования к точности и надежности оборудования. Нанометровая точность – цель, к которой стремится машиностроение несколько последних десятилетий.

DOI: 10.22184/1993-8578.2018.11.6.446.448
Для изготовления сложных изделий с высоким качеством обработки поверхностей требуются современные производственные технологии. Одним из таких решений является использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Благодаря цифровому расчету траекторий движения инструмента на этом оборудовании можно изготавливать детали любой сложности. Поэтому токари и фрезеровщики передовых производств являются уже не просто рабочими-станочниками, а программистами высокого класса, специалистами в области материаловедения, физики, математики и инженерных наук.
Для подготовки специалистов нового поколения центр молодежного инновационного творчества (ЦМИТ) "Нанотехнологии", созданный при поддержке правительства Москвы, проводит обучение школьников основам механообработки и 3D-проектирования. В центре имеются четыре фрезерно-гравировальных станка ATCNano, позволяющих создавать небольшие детали, прототипы и сувенирную продукцию [1, 2]. Благодаря своей многофункциональности такие модульные обрабатывающие центры могут быть востребованы в общеобразовательных учреждениях в качестве интерактивного обучающего комплекса для детей [3].

Занятия по механообработке стали еще более доступными после запуска на образовательной платформе "Стемфорд" онлайн-курса "Нанотокарь". "Стемфорд" – это образовательная онлайн-платформа, на которой школьники могут получать дополнительное образование по естественно-научным и инженерным тематикам (проект реализуется АНО "Электронное образование для наноиндустрии" при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ).
В рамках курса "Нанотокарь" на сайте stemford.org вы узнаете, в частности, как устроены фрезерные, токарные, электроискровые станки, как определить шероховатость изготовленной детали, как спроектировать будущую модель и в какой программе ее можно нарисовать. Успешно прошедшие курс получают соответствующий сертификат. Ранее при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ был разработан одноименный учебно-методический комплекс по механообработке, который развивается и по сей день [4].
Помимо обучения, в ЦМИТ "Нанотехнологии" постоянно разрабатываются новые технологии создания станков и совершенствуются существующие модели обрабатывающих центров. В частности, ведется проектная работа по созданию малогабаритного станка ATC-220E с автоматической сменой режущего инструмента, которая позволит минимизировать ручной труд и ускорит процесс создания деталей. Такой станок незаменим для прототипирования и моделирования, а также обучения. Если большие станки нерентабельно использовать в образовательных целях, то небольшой полнофункциональный обрабатывающий центр может стать средством решения и производственных, и образовательных задач.
Применение линейных направляющих и шариковинтовых передач дает преимущество за счет значительной скорости рабочих и холостых перемещений (по сравнению с подвижными элементами станков, работающих на парах трения скольжения). За счет предварительного натяга в парах трения качения удается минимизировать люфты в сопряжениях. Установка современных недорогих сервошаговых приводов по трем осям содействует достижению точности позиционирования в 5 мкм, а с учетом прямого соединения винта и привода точность получившегося изделия после высокоскоростной обработки будет зависеть только от качества инструмента и первоначально заданной координаты на детали.
Система обратной связи на сервоприводах физически устанавливает повторяемость обработки на станке в 5 мкм. Комплекс автоматической смены инструмента включает мотор-шпиндель с пневматическим приводом замены инструмента, автономную систему активного охлаждения шпинделя, а также манипулятор на базе актуатора с магазином на десять инструментов. Мини-компрессор с ресивером для питания только системы смены размещен в блоке управления станком и обеспечивает производительность в 15 л/мин, что достаточно для разжима цанги шпинделя при замене инструмента. Такое решение позволит обойтись, во-первых, без монтажа дополнительной пневматической линии и покупки отдельного промышленного компрессора, во-вторых, решит вопрос ручного зажима и выставления инструмента в шпинделе, сокращая трудозатраты при наладке и эксплуатации станка.
Весь инструмент, необходимый для определенного цикла обработки, предварительно отъюстирован по длине вылета и программно определен в компьютерном комплексе центра. Дополнительные программные элементы разрабатываются на базе ПО для ЧПУ PureMotion – отлично зарекомендовавшего себя доступного и стабильного средства для управления автоматизацией. Вместе с защитным корпусом и справочно-методическими материалами пользователь получает простой для освоения производственный мини-комплекс на рабочем столе, пригодный для создания как опытных образцов, так и мелких серий прецизионной продукции из металлов и сплавов.
ATC-220E имеет следующие преимущества по сравнению с аналогами:
• многофункциональность (автоматическая смена инструмента, система безопасности);
• точность 10 мкм, повторяемость 5 мкм;
• быстродействие (скорости рабочих перемещений – до 8 м/мин);
• срок поставки – не более 1,5 мес. после заказа;
• наличие сопроводительной документации (паспорт, инструкция по эксплуатации, учебно-методические материалы);
• низкая стоимость (в три раза ниже по сравнению с американскими и европейскими аналогами).
Таким образом, по совокупности основных параметров и характеристик разрабатываемый станок ATC-220E имеет существенные конкурентные преимущества в сегменте оборудования для обучения и мелкосерийного производства.
Желающие познакомиться с основами механообработки могут записаться на курс "3D-проектирование в SolidWorks и механообработка" в ЦМИТ "Нанотехнологии" (подробнее о курсе – на сайте http://dopobr.phys.msu.tilda.ws).
Авторы выражают искреннюю благодарность правительству Москвы, Департаменту науки, промышленной политики и предпринимательства г. Москвы, Минэкономразвития России (договор №8/3-63ин-16 от 22.08.16) и Фонду содействия инновациям. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-29-06290.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Akhmetova A., Belov Yu., Meshkov G., Yaminsky I. 3D positioning systems in precise processing of materials. NANOINDUSTRY. 2017. No. 1 (71). P. 102–104. (In Russian).
2. Yaminsky I. Secret of muddler. NANOINDUSTRY. 2017. No. 3 (73). P. 72–75. (In Russian).
3. Akhmetova A., Belov Yu., Yaminsky I. Modular multiaxis machining center for nanoindustry. NANOINDUSTRY. 2016. No. 6 (68). P. 82–84. (In Russian).
4. Yaminsky I., Erofeev A., Kiselev G., Kolesov D., Protopopov A. Nanotokar’ – eto ser’yezno [Nano-turner, it is serious]. NANOINDUSTRY. 2011. No. 4 (28). P. 52–55. (In Russian).
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art