Икона Божией Матери «Феодоровская»;pdf

Государственная корпорация «Ростехнологии»
Холдинговая компания ОАО «Станкопром»
ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»
научно-исследовательский инструментальный институт
«Ультрапрецизионная обработка:
- тонкое алмазное точение,
фрезерование, шлифование;
- заточка и доводка сверхтвердого
прецизионного режущего инструмента»
г. Фрязино
X-я Международная научно-практическая конференция
«НАНОТЕХНОЛОГИИ - ПРОИЗВОДСТВУ 2014»
02-04 апреля 2014 года
Российская Федерация, 107023, Москва, Б. Семеновская ул., д.49
Тел.: (495) 366-94-11, 366-90-33. Факс: (495) 366-92-77
www.vniiinstrument.ru
Ультрапрецизионная обработка и оборудование.
Для повышения эффективности технологических процессов ультрапрецизионной обработки
постоянно ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР),
создаются опытные образцы технологических модулей, отдельных узлов, а также ведется
отработка сопутствующих технологий точения, фрезерования и шлифования.
Слайд 1
Ультрапрецизионный 4-осевой станок
«Асферика Ф3» для обработки асферических поверхностей.
– Все основные исполнительные
узлы вращательных и линейных
перемещений на аэростатических
опорах;
– специальное устройство ЧПУ
«Микрос 12ТС1»;
– встроенные синхронные
линейные и круговые привода
подач по осям X, Z и B;
– минимально программируемое
перемещение – 10 нм;
– система виброизоляции на
основе пневматических опор
fсобств.= 5 Гц.
Слайд 2
Процесс точения асферического зеркала.
Сфера:
- Материал АМг-6.
- Размер R=300 мм.
- Шероховатость Ra 4…6 нм.
Слайд 3
УЧПУ «Микрос 12ТС1» с разрешением 1нм.
Слайд 4
УЧПУ «Микрос 12ТС1» с разрешением 1нм.
1. Основу устройства ЧПУ составляет промышленный компьютер и операционная
система реального времени.
2. Жесткий диск большой ёмкости обеспечивает практически неограниченную память
управляющих технологических программ.
3. Управление УЧПУ ведется в диалоговом режиме с использованием меню.
4. Встроенный редактор дает возможность вводить и корректировать управляющие
программы.
5. Устройство обладает развитыми функциями компенсации погрешностей механики
станка: непрямолинейности направляющих, непараллельности направляющих оси Z и
оси вращения шпинделя.
6. УЧПУ обладает уникальной функцией компенсации непостоянства радиуса режущей
кромки радиусного резца.
7. Для программирования управления электроавтоматикой станка используется язык
высокого уровня МИК-СИ.
8. Реализован режим установки системы координат станка, обмера и привязки режущего
инструмента с использованием лазерного устройства контроля.
9. Разработано программное обеспечение для исследований точности работы следящих
приводов.
Слайд 5
Линейный электропривод ультрапрецизионных перемещений
с дискретностью задания перемещений 1 нм.
Новая линейная ось с “U”образным безжелезным
маловиброактивным
синхронным мотором.
Слайд 6
Новый цифровой следящий
электропривод линейного
синхронного двигателя.
Ультрапрецизионный шпиндельный узел со встроенным
маловиброактивным синхронным электродвигателем.
− Сферические аэростатические
опоры с пористым
дросселированием;
− радиальное и осевое биения оси
вращения шпинделя менее 50 нм;
− осевая жесткость 500 Н/мкм
(давление 5 атм.);
− радиальная жесткость 250 Н/мкм
(давление 5 атм.);
− диапазон давления сжатого воздуха
2…12 атм;
− диапазон частот вращения
шпинделя 50…3000 об./мин.;
− уровень относительных колебаний
шпинделя менее 10 нм.
Слайд 7
Обработка методом тонкого алмазного точения
плоских поверхностей стенок инфракрасных холодильников
для дистанционного зондирования Земли.
Слайд 8
Аэростатические опоры с пористым дросселированием
для линейного, кругового и вращательного перемещений.
- Жесткость узлов 500…1000 Н/мкм;
- логарифмический декремент затухания
0,2…0,3;
- уровень абсолютных колебаний узлов 10…50 нм;
- прямолинейность движения 50…100 нм на длине 300 мм;
- биение оси шпинделя в радиальном и осевом направлениях 20…50 нм.
Слайд 9
Совместно с МГТУ им. Баумана ведутся работы
по расчету аэростатических узлов численными
математическими методами.
Изменен ие же стк ост и при пе реме щен ии шпинде ля
300
Жесткости, Н/мкм
250
200
150
Касате льная жесткость
Секущая жесткость
100
50
0
-15
-1 0
-5
0
5
Осе вое пе реме щен ие, мкм
Зависимость силы от перемещения
3000
2000
Сила, Н
1000
0
-1000
-2000
-3000
-15
-10
-5
0
5
Осевое перемещен ие, мкм
Слайд 10
10
15
10
15
Вибродиагностика ультрапрецизионных станков.
• Динамическая балансировка вращающихся узлов в одной или
двух плоскостях.
• Анализ абсолютных колебаний фундаментов станков, их узлов
и виброизолирующих опор.
• Анализ и исследование относительных колебаний между
исполнительными узлами станков с точностью до 1 нм, на
частотах от 1 до 1000 Гц.
• Анализ амплитудно-частотных характеристик.
• Определение декремента затухания и собственных частот узлов
станков.
Слайд 11
Разработка и изготовление внутрисосудистого микроробота.
Слайд 12
Ультрапрецизионный стенд со сверхвязким демпфированием.
- Все подвижные узлы на
аэростатических опорах с
пористым и щелевым
дросселированием;
- привода линейных
перемещений с
бесконтактным сверхвязким
демпфером;
- специальный встроенный
маловиброактивный
синхронный электродвигатель
главного движения.
Слайд 13
Отработка технологии изготовления матриц линз Френеля
для гелиоэнергетики.
Технологический
процесс нарезки
специальным
алмазным резцом
матрицы
концентрической
линзы Френеля на
ультрапрецизионном
станке.
Слайд 14
НИР по разработке основ процесса пластичного резания
хрупких материалов.
Технология
ультрапрецизионного
шлифования твердых и
хрупких материалов
кристаллического кварца,
керамики, германия,
кремния.
Отработка технологии
ультрапрецизионного
шлифования
кристаллического кварца.
Среднеквадратичная
шероховатость
поверхности
Ra 2…3 нм.
Слайд 15
Работы по совершенствованию традиционных технологий обработки
цветных металлов режущим инструментом из монокристаллического
алмаза с остротой режущей кромки в пределах 20…50 нм.
Обработка полигона
для сканирующей системы.
Слайд 16
Обработка специального плоского
адаптивного зеркала для медицины.
Ультрапрецизионный станок для обработки
мелкогабаритных деталей сферической формы
мод. «Сфера-100 Ф4».
Слайд 17
Ультрапрецизионный технологический модуль
для алмазной лезвийной обработки крупногабаритных
плоских деталей мод. «ФРЕЗА-1000».
Слайд 18
Ультрапрецизионный фрезерный обрабатывающий центр
мод. «КДП 450 Ф1».
Слайд 19
Ультрапрецизионный станок для заточки и доводки
режущего инструмента из сверхтвёрдых нанокомпактов.
– Предназначен для доводки
ультрапрецизионных резцов из
сверхтвердых материалов;
– все основные движения с
использованием пневмовакуумной
аэростатики нового поколения;
– шлифовальный шпиндель со
сферическими пористыми опорами
и встроенным маловиброактивным
синхронным двигателем;
– дискретность перемещений
0,1 мкм;
– точность формы закатанного
радиуса 0,2 мкм;
– шероховатость закатываемого
радиуса Rz 0,02 мкм.
Слайд 20
ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»
научно-исследовательский инструментальный институт
Примеры
обработки деталей
из различных материалов
инструментом из сверхтвердых
материалов.
Слайд 21
Обработка закаленной стали.
Обрабатываемый
образец.
Материал:
Сталь ШХ 15 ГОСТ 801-78.
Термообработка: объемная
закалка.
Твердость: HCR 60.
Слайд 22
Резец со вставкой
из нанодисперсного
кубического нитрида бора
высокой плотности.
Передний угол: γ = 0°.
Задний угол: α = 5°.
Радиус R = 0,25 мм.
Радиус скругления: < 50 нм.
Результаты обработки.
1.00
SPA
[µm]
Roughness
0.60
0.20
-0.20
-0.60
0.20 µm
-1.00
0.0
16.0
32.0
48.0
64.0
80.0
[µm]
Conform with DIN EN ISO 4288
Ra = 0,006 µm
Rz = 0,027 µm
Слайд 23
Специальная прессформа из закаленной стали,
обработанная резцом из нанодисперсного
кубического нитрида бора.
Материал:
Сталь 30Х13 ГОСТ 4543-71.
Термообработка: объемная закалка.
Твердость: HRC 60..62.
Шероховатость поверхности Ra 0,125…0,063 мкм.
Точность формы и размеров 3 мкм.
Слайд 24
Резец из нанодисперсного
кубического нитрида бора
с радиусом 1 мм
и углом в плане φ=183º.
Никелевая матрица, обработанная резцом
из поликристаллического спеченного алмаза.
Режущий инструмент поликристаллический спеченный
алмаз с величиной зерна 1 мкм с
углом в плане 30º и радиусом при
вершине 0,05 мм для обработки
матрицы в виде концентрической
линзы Френеля с канавками,
имеющими параболический
профиль.
Материал заготовки: Ni 99,99%.
Шероховатость обработанной поверхности:
Ra 0,125…0,063 мкм.
Точность формы: 2…3 мкм.
Слайд 25
Алюминиевый притир, обработанный резцом
из монокристаллического алмаза.
Обработка резцом из
натурального алмаза с углом
в плане 60º и радиусом при
вершине 0,5 мм.
Материал:
Сплав алюминиевый
Д16Т ГОСТ4784-74.
Параболоид вращения
y2=134,2016x.
Шероховатость поверхности
Ra 0,063 мкм.
Точность формы 2 мкм.
Слайд 26
Обработка матрицы для изготовления
объёмных изображений.
Материал – латунь.
Режущий инструмент –
резец из натурального
алмаза с радиусной
режущей кромкой 0,5
мм.
Глубина сферических
тороидальных канавок
10 мкм.
Радиус в сечении
канавки 20 мм.
Слайд 27
Бесконтактный контроль ультрапрецизионных деталей
(стационарный и встроенный).
Конфокальный микроскоп
модель μSurf,
фирмы NanoFocus AG, Германия.
Разрешающая способность: 1-2 нм.
Площадь скана: 160х160 мкм.
Слайд 28
Бесконтактный оптический датчик OS 500,
фирмы OptoSurf, Германия, для контроля
шероховатости и формы поверхности оптических
деталей непосредственно на станке.
Разрешение по шероховатости Ra 1…2 нм.
Разрешение по форме поверхности 10…20 нм.
Результаты измерений матрицы линзы Френеля.
Слайд 29
Экспериментальный стенд
для шлифования с непрерывной электрохимической
правкой круга.
Слайд 30