Реаизация нового метода микрошлифования

ХРУПКИХ МА­ТЕРИАЛОВ В СТАНОЧНОМ МОДУЛЕ АН15ф4.

Для формирования движущихся в релаксационном режиме мезообъемов, каждый из которых за время их жизни непосредственно подвергается по крайней мере один раз внешнему импульсному воздействию со стороны вершины конкретного режущего зерна регулярного микрорельефа вращающейся производящей инструментальной поверхности (ПИП), необходимо обеспечить достаточную жесткость, высокую разрешающую способность и стабильность дискретного перемещения исполнительных органов УОС. Под руководством к.т.н. Коньшина А.С. создана такая УОС, которая реализована в станке АН15ф4 (рис.3.2).

В этом станке осуществляется динамическое импульсное воздействие зерен вращающегося инструмента на ОП кристалла, которое является результатом сложения двух векторов: вектора сжимающего напряжения, определяемого потенциальной энергией сжатия и вектора касательного напряжения, определяемого кинетической энергией. Основные параметры станочного модуля приведены в таблице.

Компоновочное решение и конструкция 6-ти координатного станочного модуля позволяет обеспечить жесткость упругой обрабатывающей системы в направлении нормали к обрабатывающей поверхности - 120 (Н/мкм)*, диапазон изменения врезных подач - (10...1250) (нм/об), осевое биение шлифовального шпинделя - менее 40 нм, биение режущей поверхности шлифовального круга - менее 0,1 (мкм) станочный модуль содержит три шлифовальных шпинделя с

 

 

Рис. 3.2

Параметры станка

Параметр	Величина
Число управляемых осей
Число позиций для установки режущего инструмента и контрольно-измерительных средств (револьверная головка)
Число шпинделей
Дискретность задания и отработки перемещений - оси X, Y, мкм - - ось Z, мкм – - оси А, В, град.	0.05 0.005 0.0001
Максимальная величина перемещений - линейная ось X, мм - линейная ось Y, мм - линейная ось Z, мм - круговая ось А, град. - круговая ось В, град.	неогра­нич.
Диапазон рабочих подач, мм/мин	0,06...
Диапазон частоты вращения шпинделей, об/мин	3000-
Количество мест в сменной кассете, штук
Число одновременно обрабатываемых изделий, штук
Шероховатость обработанной поверхности Rz, мкм	0.032... 0.05
Диаметр алмазного инструмента, мм
Суммарная подводимая мощность, квт
Габаритные размеры: -длина, мм -ширина, мм -высота, мм
Масса, кг

 

аэростатическими опорами вращения в каждом из них. Частота вращения каждого шпинделя регулируется в диапазоне - 3000...6000 об/мин.

Кинематическая схема станочного модуля АН15ф4 приведена на рис.3.3.Стол (1) рис. (3.6.) станка перемещается в продольном (ось Х) направлении по направляющим (2) крестового суппорта (3) ременной передачей (4) от двигателя ДК-1-5.2-П постоянного тока и червячного редуктора (5) с передаточным числом 1:18. Скорость стола регулируется бесступенчато, изменением числа оборотов двигателя, привода стола. Реверс стола осуществляется от бесконтактных путевых выключателей.

Крестовый суппорт имеет поперечное перемещение вдоль оси Y. По направляющим (6) и (7) крестовый суппорт перемещается от механизма поперечного перемещения в виде червячного редуктора (8) с передаточным числом 50 от шагового двигателя ШД5Д1М.

Вертикальная подача вдоль оси Z осуществляется перемещением крестового суппорта по поперечным направляющим (6), расположенным с наклоном 1:10 относительно (ось Х) направляющих стола, по крестовой шпонке (9).

Привод вертикальной подачи осуществляется от шагового двигателя ШД5Д1М через механизм вертикальной подачи в виде червячного редуктора (10) с передаточным числом 1:50 и винтовой парой качения (11) с шагом 6 мм

Величина вертикального перемещения стола относительно инструмента составляет 10 мм.

Три шлифовальных шпинделя (12) размещены в расточках револьверной головки (13) и поочередно перемещаются в зону обработки ее поворотом на 120 град. в обе стороны от начального положения.

Механизм поворота револьверной головки (14) выполнен в виде червячного редактора с передаточным числом 50 и прямозубой пары (15) с передаточным числом 9:111.

Двигатель привода механизма поворота револьверной головки одинаков с двигателем механизма поперечной подачи.

 

 

Рис. 3.4.

 

Заготовка (кристалл 16) запрессована в цанговом патроне (17). Установка обрабатываемого изделия (16) на угол грани (ось В) осуществляется поворотом шпинделя (17) винтовой зубчатой передачей (18).

Установка обрабатываемого изделия на угол поворота грани (вокруг оси А) осуществляется поворотом люльки (20), несущей шпиндель (17), от двухступенчатого червячного редуктора (21) с общим передаточным числом 1500 и шагового двигателя ШД5Д1М.

Обеспечение вертикальной микроподачи (минимальное значение 0.05 мкм) осуществляется за счет конструкции привода подач, которая представляет собой крестовый суппорт, перемещающийся по наклонным направляющим станины. Перемещение вдоль наклонной направляющей станины с дискретностью в 0,5 мкм дает врезную подачу 0,05мкм.

Станок обладает необходимой мощностью и жесткостью УС для обработки сверхтвердых и хрупких материалов. Приводы координатных перемещений вдоль осей х, у и z, позволяют регулировать продольную и поперечную подачи по любому закону, от системы ЧПУ в широком диапазоне скоростей.

Система координат станка приведена на рис.3.4.

Расположение датчика силы в приспособлении для крепления обрабатываемого изделия приведено на рис 3.5.

 

 

 

1. Винт датчика

2. Гайка с шайбой

3. Колпачек датчика

4. Датчик силы

5. Винт-рейка

6. Шпиндель изделия

 

 

Рис.3.5. Расположение датчика силы в приспособлении для крепления обрабатываемого изделия.

 

 

ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ IIi.

 

1. Изложите суть модели физической мезомеханики пластической

деформации твердых материалов в мезообъемах при размерно –

регулируемом микрошлифовании.

4. Назовите составные звенья упругой обрабатывающей системы и объясните их сущность.

5. Какие параметры обработки определяет статическая составляющая упругих деформаций.

6. Какие параметры обработки определяет динамическая составляющая упругих деформаций.

7. Чем характеризуется область устойчивого съема припуска при размерно-регулируемом микрошлифовании?

8. Какие функции выполняет комбинированная многоканальная пьезоэлектрическая система контроля в станочном модуле АН15ф4?

9. Как осуществить контроль выходных параметров процесса микрошлифования?

10. По каким координатам и каким образом осуществляется перемещение обрабатываемого материала в станочном модуле АН15ф4?

11. Вокруг каких осей и каким образом осуществляется перемещение обрабатываемого материала в станочном модуле АН15ф4?

12. Какую производящую инструментальную поверхность имеет станочный модуль АН15ф4?

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Решена актуальная техническая проблема – создано технологическое оборудование, обеспечивающее бездефектные результаты обработки поверхности широкого класса твердых высокопрочных материалов при одновременной возможности изготовления изделий сложной формы заданного качества. Реальность осуществления целей указанной технической проблемы определены серьезным научно-техническим заделом, включающим экспериментально доказанную возможность размерно-регулируемого шлифования в условиях пластической деформации с получением бездефектной обработанной поверхности, созданием многокоординатного образца станка, имеющего 6 осей координат, программного обеспечения, а также положительным опытом длительной эксплуатации макета. При этом полученные результаты являются принципиально новыми и запатентованы.

Разработанная технология имеет ярко выраженный межотраслевой характер. Наиболее экономически целесообразными областями применения размерно-регулируемого шлифования твердых высокопрочных материалов с получением изделий заданного качества являются:

- электронная промышленность при производстве нового поколения полупроводниковых приборов с большой степенью интеграции для больших высококачественных жидкокристаллических дисплеев из сверхтвердых и хрупких материалов, включая безазотные алмазы, а также для высококачественного информационного оборудования, такого как копировальные автоматы и принтеры;

- медицинская промышленность при производстве сверхвысокоточных и качественных хрусталиков глаза и хирургических скальпелей;

- ювелирная промышленность при гибком автоматизированном производстве высокохудожественных уникальных изделий из алмазного сырья морфологически сложной формы и малых размеров.

Технологическое обеспечение для автоматизации обработки твердых высокопрочных материалов и огранки алмазов в бриллианты, вопросы диагностирования процесса размерно-регулируемого шлифования и реализация метода размерно-регулируемого микрошлифования твердых материалов при групповой обработке рассматриваются в пособии «Методы автоматизации шлифования высокопрочных материалов и огранки алмазов в бриллианты на станках с ЧПУ»

ЛИТЕРАТУРА