Patent RU-176018-U1 (RU)
Title: Прецизионный станок для лезвийной и лазерной обработки деталей высокоточной микромеханики
IPC: B23B39/00
Filed: 2016-12-30
Granted: 2017-12-26
Abstract: Полезная модель относится к области устройств прецизионной обработки деталей высокоточной микромеханики. Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в разработке компоновки прецизионного станка с числовым программным управлением (ЧПУ), являющегося модульным технологическим оборудованием, обладающего расширенными функциональными возможностями и технически достижимой высокой точностью позиционирования рабочих органов в субмикронном и нанодиапазоне, возможностью установки и взаимной замены аэростатических шпиндельных узлов с частотой вращения до 350000 об/мин механических режущих инструментов сверхмалого диаметра до 0,05 мм и лазерной режущей головки с пятном фокусировки 50 мкм, предназначенного для микрообработки широкой номенклатуры различных изделий из многослойных гетерогенных структур и деталей высокоточной микромеханики, с возможностью обеспечения формирования в многослойных гетерогенных структурах высокоточных углублений шириной от 51 мкм, глубиной от 150 мкм, срочностью линейных размеров не более 5 мкм. Обрабатываемые материалы: алюминиевые сплавы, сталь, медные сплавы и многослойные гетерогенные структуры, такие как текстолит или композиционные материалы. Технический результат обеспечивается разработанным прецизионным станком для лезвийной и лазерной обработки деталей высокоточной микромеханики, который характеризуется структурной схемой станка с формулой XOYZCv и модульными сборками технологического оборудования: несущей системы станины, актуатором X, актуатором Y, актуатором Z, а также сменными рабочими органами для проведения обработки - высокоскоростным шпинделем на аэростатических подшипниках для лезвийного режущего инструмента малого диаметра и лазерной головкой для лазерного микрорезания деталей. Станина выполнена сборной из гранитных плит, часть ее несущих деталей выполнена из синтеграна. Актуатор X собран из основания актуатора, плиты суппорта, линейного оптического энкодера, электродвигателя, направляющих. Актуатор Y состоит из аналогичных деталей актуатора X, за исключением плиты суппорта, которая имеет функцию крепления актуатора Z. Актуатор Z состоит из аналогичных деталей актуатора X за исключением размещения пневматических демпферов, позволяющих скомпенсировать вес установленного рабочего органа. В актуаторах для достижения высокой точности позиционирования использованы линейные синхронные безжелезные П-образные двигатели и оптические энкодеры. Крепление шпиндельного узла или лазерной головки на актуаторе Z предусмотрено с помощью системы крепления System 3R, позволяющей надежно и с высокой повторяемостью заменять при необходимости рабочий орган. В качестве дополнительной технологической оснастки для крепления заготовок изделий на станке предусмотрены взаимозаменяемые вакуумный стол при несквозной обработке плоских заготовок или магнитный стол для заготовок, имеющих малую толщину и жесткость из магнитных материалов. При этом высокоскоростной шпиндельный узел для микрообработки лезвийным режущим инструментом обычно содержит корпус со встроенным двигателем, вал шпинделя на аэростатических подшипниках, систему охлаждения, механизм автоматической смены инструмента, а в качестве микромеханического лезвийного режущего инструмента могут быть использованы фрезы и сверла диаметром от 0,05 до 3 мм. При этом лазерная режущая головка для микрообработки имеет возможность получения пятна фокусировки 50 мкм и обычно содержит фокусирующую и защитную оптику в корпусе и систему подвода газов, причем в качестве источника лазерного излучения использован импульсный волоконный лазерный модуль с длиной волны 1064 нм, соединяющийся с лазерной режущей головкой посредством оптического волокна с оптическим выходом в виде коллиматора. Номенклатура изделий для микрообработки на станке представлена следующими видами изделий: микромембрана; фильтр; микроспираль; структурированная поверхность; сотовая структура; матрица; рефлектор; микропрессформа; прессформа для получения микроканальных структур; форсунка; микроимплантант; многослойная печатная плата, а обрабатываемыми материалами изделий при этом являются алюминиевые сплавы, сталь, медные сплавы, титановые сплавы и многослойные гетерогенные структуры, такие как текстолит или композиционные материалы. 1 з.п. ф-лы, 20 ил.