eng
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
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).
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
