Что больше нравится?

Понедельник, 08 Апрель 2019 11:04

Станок для точной алмазной обработки

Автор 
Оцените материал
(2 голосов)

 Линзы, зеркала, оптика и вкладыши в формы долгое время обрабатывались инструментами из твердого алмаза. Однако, несмотря на заслуженную репутацию точности, обработка алмазами очень медленна.


Когда точность формы поверхности измеряется в микронах, а шероховатость измеряется в нанометрах, в этом случае ЧПУ становится узким местом технологии изготовления. Плавное и точное движение зависит от функциональных возможностей станка. Обработка может потребовать составления графика движения с такой детализацией, что замедление является единственным способом для ЧПУ изготовить такую деталь.


Обрабатываемые непосредственно в стали пластины для светодиодных фар требуют отводящих выступов и других микроструктур непосредственно на сложных контурных поверхностях.

Станки Innolite работают по-другому. Вместо того, чтобы рассчитывать на то, что ЧПУ рассчитает траекторию движения во время работы станка, программное обеспечение DirectDrive3D рассчитывает весь путь инструмента в автономном режиме до начала цикла. Перемещение ЧПУ в автономном режиме устраняет необходимость (и связанные с этим задержки) в процессе обработки ЧПУ. Между тем, децентрализованная архитектура сервосистемы гарантирует, что станок может реагировать достаточно динамично для выполнения данных траектории высокого разрешения без ущерба для эффективности.

 

 
 
Обрабатываемые непосредственно в стали пластины для светодиодных фар требуют отводящих выступов и других микроструктур непосредственно на сложных контурных поверхностях.

 

Точная обработка

 

Грубость это микрон, точность это нанометр

 

Токарная обработка является наиболее распространенной операцией в алмазной обработке. Однако системы Innolite, такие как IL600, также способны фрезеровать, обрабатывать, резать и шлифовать. На этом станке шпиндель рабочего инструмента перемещается вперед и назад по оси Z, и вверх и вниз по оси Y, чтобы обрабатывать вращающиеся детали и измерять размеры на противоположной оси X. Периодические измерения с использованием как контактных, так и бесконтактных датчиков позволяют следить за ходом процесса, как и различные системы контроля температуры и гидростатические оси с линейным двигателем, в которых используются оптические шкалы высокого разрешения.

Некоторые радиусы режущей кромки составляют всего 20 нанометров - все должно быть идеально. Если вы возьмете волосы и нарежете их на 1000 кусочков, то возьмите один из этих кусочков и нарежьте их на четыре, вот с приходится работать.

 

Оборудование Innolite поступило в продажу в конце прошлого года через компанию Kern Precision, немецкого производителя станков.


Innolite IL600 может быть настроен по мере необходимости с различными инструментами и контрольными станциями. Варианты включают блок Overdrive, фрезерные шпиндели и многое другое. Станки могут использовать зажимные модули с нулевой точкой Nano-Grip для простой смены инструментов и деталей.

 

Оборудование Innolite

 

Модульная конструкция системы зажима с нулевой точкой Nanogrip позволяет наладчикам быстро и легко менять не только заготовки, но и различные многостанционные конфигурации режущего и измерительного инструмента. Кроме того, детали могут быть перемещены с машин Kern на станки Innolite без потери ссылок на места.

Первым шагом для увеличения производительности является изменение старых привычек. С этой целью Innolite и Kern предлагают Nanogrip, подпружиненную зажимную систему с нулевой точкой, которая позволяет заменять целые паллеты приспособлений и режущих / измерительных инструментов за считанные секунды без необходимости переналадки. Повторяемость составляет менее половины микрона. Хорошо зарекомендовавшая себя в более традиционных операциях механической обработки, такая система представляет новое мышление для операций точения алмазами, где кропотливая ручная установка инструментов и деталей в вакуумных патронах является обычной практикой.

 

 


Система также облегчает перенос поддонов с трех- и пятиосевых фрезерных станков Kern, рекомендуемых для «черновой обработки», что в этом случае может потребовать обработки профилей и форм поверхности с точностью от вершины до впадины менее ± 10 микрон.

Токарная обработка алмазами не очень продуктивна по сравнению с обычным фрезерованием. Станок Kern будет превосходным с точки зрения обеспечения повторяемости и точности, необходимых для того, чтобы в первую очередь ограничить необходимость точения алмазами.

 

 

 

Сложности обработки

 

Строгих требований к точности и чистоте поверхности недостаточно, чтобы сделать ЧПУ снова высокопроизводительным станком. Если поворотная пластина предназначена для обработки не вращательно-симметричной, а произвольной кривизны и сложных трехмерных фигур на поверхности вращающейся детали, она не может оставаться в одной плоскости, как игла на проигрывателе. Следование по спиральной траектории инструмента требует движения по оси Z в идеальной синхронизации с вращением главного шпинделя.

 

Сложности обработки алмазом

 

Разнесение заданных точек ближе друг к другу обеспечивает более плавное движение инструмента вокруг более мелких и более сложных форм, но ЧПУ должно работать усерднее, чтобы построить это движение. Помимо определенного количества точек(обычно несколько тысяч), обычный ЧПУ станка должен замедляться, чтобы дать время для обработки.

 

 

DirectDrive3D выводит ту же информацию, что и любой ЧПУ: скоординированные профили движения для каждой отдельной оси, все точно синхронизированы, чтобы инструмент следовал по намеченному пути. Однако эти вычисления выполняются в автономном режиме до начала цикла, поэтому нет необходимости замедлять работу ЧПУ.

 

 


Практическая реализация

 

Конечно, любой ЧПУ может теоретически рассчитать любое количество точек траектории в автономном режиме. Проблема в том, что вычисления требуют времени - достаточно времени, чтобы сделать работу заранее нецелесообразной. В одном эксперименте компания использовала обычный ЧПУ в автономном режиме, чтобы рассчитать траекторию инструмента для формы линзы светодиодной фары. При отсутствии необходимости предугадывать возможности поиска инструмента в реальном времени, система работала на скорости 10 килогерц (кГц), то есть ей было поручено обрабатывать 10000 заданных значений траектории в секунду. Расчеты заняли более 12 часов.

 

Автономный запуск позволяет DirectDrive3D использовать параллельную обработку или разделение вычислительных задач между несколькими ядрами (процессорами). Напротив, алгоритмы ЧПУ, предназначенные для работы во время работы станка, используют одно ядро, потому что вычисления являются производными, то есть корректировки, сделанные на пути к одному заданному значению траектории, могут влиять на то, как ЧПУ может реагировать, когда он реагирует на следующее движение. В конце концов это тоже самое (как ЧПУ), но поскольку не нужно онлайн-функций, то можно использовать другую математику и распараллеливать вычисления.

 

 


Динамический серво отклик

 

После того, как ЧПУ освободилось от значительной части своих вычислительных затрат, узкое место переходит на саму систему привода. Отдельные оси движутся через контур обратной связи, в котором двигатель регулирует выходную мощность по мере необходимости на основе периодических проверок положения от датчика. Большинство станков используют централизованную, основанную на ПК систему (часто сам ЧПУ), чтобы контролировать и координировать положения осей, которые определяются точно синхронизированными командами для положения, скорости, ускорения и рывка, рассчитанными из данных САМ ЧПУ (или DirectDrive3D). Если скоординированные циклы обратной связи не работают достаточно быстро, станок не сможет в полной мере воспользоваться преимуществами DirectDrive3D.

 

 

Высокоточная деталь

 

 

При максимальных скоростях 3 или 4 кГц (то есть от 3000 до 4000 уставок в секунду) большинство систем управления положением на базе ПК работают слишком медленно. По сути, можно передавать больше данных из нашего автономного ЧПУ, чем (система на базе ПК).

Чтобы система привода могла реагировать достаточно динамично, Innolite полностью отделяет управление положением и током от ЧПУ или любого другого «главного» компьютера на базе ПК. Вместо этого работа выполняется программируемыми матрицами затворов (FPGA), встроенными в привод каждой оси.

Чипы ПЛИС работают с частотой 100 кГц, то есть запрос обратной связи по положению происходит по 100 000 раз в секунду по каждой оси, по сравнению с несколькими тысячами в самых мощных ЧПУ. Благодаря заранее подготовленным траекториям инструмента, предварительно рассчитанным значениям перемещения осей и высвобожденной мощности ЧПУ, повышенная производительность обработки алмазами вполне достижима.

 

 

Например

Скажем, мы обрабатываем головное зеркало для автомобиля. Обычная обработка алмазом займет около 11 часов. На станке IL600 можно сократить время обработки примерно до трех с половиной часов.

 

Все фото и видео предоставлены Innolite.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2018
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 399 раз Последнее изменение Понедельник, 08 Апрель 2019 11:44
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии