ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3. ar3_nma.ppt 1 255 http://cent.mas.bg.ac.rs Машински факултет Београд Катедра за производно машинство http://www.mas.bg.ac.rs 2.5.5 МАШИНЕ АЛАТКЕ и РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ AP AP-3 Примери мезо и Примери мезо и микромашина микромашина МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020 АР-3 Примери мезо и микромашина МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
38
Embed
РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ APAP--33cent.mas.bg.ac.rs/nastava/ma_bsc/pdf_nma/ar3_nma.pdf · 2020. 4. 28. · Int.J.Machine Tools & Manufacture Vol ... Xu, et all, Micro-punching
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 1
2 5 5
http://cent.mas.bg.ac.rs
Машински факултет Београд
Катедра за производно машинство
http://www.mas.bg.ac.rs
2.5.5МАШИНЕ АЛАТКЕ
и РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ
APAP--33Примери мезо иПримери мезо и микромашинамикромашина
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
АР-3 Примери мезо и микромашина
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 2
• Уводд• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
Увод(Уобичајене и могуће теме у микро и мезо технологијама)
• Алати и прибори за микротехнологије: и они су производи ових• Алати и прибори за микротехнологије: и они су производи ових технологија.
• Актуатори.• Управљање.• Надзор.
• Микро и мезо машине алатке.• Микро и мезо фабрике.• Енергетска ефикасност.
Еколошка ефикасност
• Подршка за боље разумевање тема са предавања АН9• Идеје за теме
семинарских радова• Еколошка ефикасност.• ...
Ако је много чега доступно многима, можда ваља то видети, па
покренути своју интерпретацију, не препричавајући туђе.
семинарских радова
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 3
• Уводд• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
Класификацијa технологија
Субратктивна (обрада одвајањем материјала)
Примери технологија за микро и мезо машине алатке
Стругање
Бушење
Глодање
Микро-мезо ЕDM,
ECM,
Laser, ...( р д д ј р ј )
Технологије обликовања (деформисања)
Адитивна (додавање материјала)
Брушење,
Пробијање
Просецање
Извлањење
Истискивање
Инкрементално
Микро-мезо
Стереолитографија,
Селективно ласреско
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
Инкрементално дефоремисање,
Ливење, ...
Технологије за микро и мезо обраде су оне које се изводе на микро / мезо деловима и производима који спадају у домен величина од 100 до 10 000 микрона.
синтеровање,
Електрообликовање,
LIGA, …
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
Микро пробијање је једна од технологија микропроизводње у области пластичног деформисања, које каратерише д ф р ј р рједноставност процеса,ниска цена, велика производност и тачност.
Недостатак је ограничење у величини пробијеног микро-отвора због тешкоће израде микро алата (пробојаца).
Један пример микро Један пример микро пробијањапробијања
Микро пробојац пречника 100 m
Микро пробијање
Димензије плоче за пробијање
Ј. Xu, et all, Micro-punching process of stainless steel foil with micro-die fabricated by micro-EDM, Microsyst Technol (2014) 20:83–89 DOI 10.1007/s00542-013-1768-1
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 8
Инкрементално деформисање (обликовање)Инкрементално обликовање лима је технологија код које се лим низом малих инкременталних деформација постепено обликује до коначног изгледа. Примена је могућа и на полимерним и композитним листовима.
Лим се обликује алатом лоптастог врха, обично пречника 5 до 20 мм. Алат се може поставити у главно вретено CNC машине или ендефектор робота за обраду. Алатомсе улази у материјал за око 1 мм и прати се контура жељеног дела чиме се постепено лим деформише све док се не формира цео облик дела.
Мање време за развојДиректно из CAD модела до готовог делаНема губитка времена на пројекат и израду калупаПогодно за мали обим производње и брзу израду
Класификација метода за инкрементално деформисање
Tomasz TRZEPIECIŃSKI, Bogdan KRASOWSKI, Andrzej KUBIT, Dawid WYDRZYŃSKI, Possibilities of application of incremental sheet-forming technique in aircraft industry, DOI: 10.7862/rm.2018.08
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 9
Инкрементално обликовање
чекићем се остварују мала удубљења ударцима по површини лима
Понављањем удараца у ХУ равни деформације се равномерно увећавају
Померањем по Z-оси на доле чекића повећава се дубина
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 15
Микро електроерозиона
обрада пуном електродом
(Micro EDM)
Конвенционално микро-глодање и жичани EDM нису увек способни да у устворе потребне микро-геометрије.
На пример израда калупа за зупчанике који се производе за употребу у сатовима, се не могу извести електроерозијом жичаном електродом.
Разло ге тај што није било доступног материјала жице електроде пречника знатно мањег од потребног минималног радијуса од 25 микрона за врхове зуба зупчаника зупчаника.
Micro EDM је процес који је развила швајцарска компанија Sarix. Ово је поступак 3Д микро електроерозије пуном електродом с тим да ова електрода не представља негатив онога што се обрађује. Овде је алат ротирајућа врло танка шипка, која се креће као глодало и материјал не уклања резањем, већ електроерозијом.
Решење проблема је технологија микро електроерозионог глодања (Micro EDM ).
• Уводд• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
• Реконфигурабилна.• Габарит: 476х477 mm. Троосна, АС мотори. • Могуће конфигурације: ЕDM 1,2; Milling 1,2;
Grinding.• EDM 1 Помоћу јединице за EDM 1 са• EDM 1. Помоћу јединице за EDM 1 са
управљаним вретеном. Број обрта вретена: до 3000. Погон: сервомотор. Снага: 150 W. Пречник стезача за алате: до 1 mm.
• Milling 2. Помоћу јединице за Milling 2. Број обрта главног вретена: 5000 до 60000. Снага до 370 W. Пречник стезача за алате: до 6 mm. Троши до 30 l/min ваздуха за хлађење. Тачност обртања вретена, односно, алата: боља од 1 μm.
• Grinding. Помоћу јединице за брушење. Намењена је за обраду делова од керамикеНамењена је за обраду делова од керамике и супер легура. Број обрта вретена: до 120000. Снага: до 21 W. Пречник стезача за алате: до 4 mm. Троши до 80 l/min ваздуха за хлађење. Тачност обртања вретена: боља од 1 μm (ексцентрицитет отвора у стезачу алата у односу на конус у главном вретену).
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 18
(FANUC ROBONANO, WTEC Report)
• Ултра прецизна машина која може да ради као петоосна глодалица, струг, петоосна брусилица, брзоходна оштрилица, петоосна рендисаљка ...
П б ј• Погон главног обртног кретања је ваздушна турбина са бројем обрта 70000.
• Стругање врши монокристалом дијаманта.
• Рендисање може да врши брзоходном јединицом са погоном помоћу пиезокристала и фреквенцом 3 kHz.
• Управљачка јединица је FANUC Series 15i. Инкремент транслаторних оса је 1nm, а обртних 0.00001º. Тачност позиционирања је ±2 nm
• Могућност мерења на машини.
• Намена: израда огледала, филтера, скала, мрежа, LCD, малих сочива, микро калупа и сличних ултра прецизних делова.
РОБОНАНО је способан за симултано петоосно глодање и стругање, брушење, рендисање као и мерење са нано резолуцијом.
360
360
Радноокружење машине
Ходовиоса
Окретна кабина за приступ зони обраде приликом постављања обратка, алата и прибора
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 19
обрадак
алат
Опције постављања обратка и обрадних јединица са алатом.Алат и обрадак се могу постављати на обе обртне осе и на С и на В.
Ултрапрецизно глодањеВретено ваздушне турбине
A - алат
ААА
RPRP
A - алат
Вретено ваздушне турбине које се на машину поставља за
потребе ултрапрецизног глодања
RP – обрадак (радни предмет)A - алат
RPRP
Обрада V жлебова Променљиви облици жлебова
Обрада freeform површина коришћењем
симултанеПетоосне обраде
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 20
Ултрапрецизно стругање
A - алат
обрадакобрадак
A алат
Носач алата
A - алат
Примери обраде ултрапрецизног стругања
Алат за стругањеса монокристалом
дијаманта.
Главно вретено ваздушне турбине за стругање
Носач алата
Носачвретена или носача алата
Ултрапрецизно брушење
Користећи једно вретено за стругање или два вретена застругање или два вретена за
глодање (од којих је једно за алат) можете брусити језгра сочива
израђених од тврдих материјала, као што је волфрам-карбид, са
великом прецизношћу.
Вретено ваздушне турбине као за стругање(опционо)
тоцило
Главно вретено ваздушне турбине као за глодање
(опционо) КонкавноТачност профила
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 21
Ултрапрецизно рендисање
Алат јејне обртни обрадак
Алат јене обртни
Обрада петоосним рендисањем алатом (који није обртан) коришћењем расположивог петоосног управљања што омогућава израду закривљених непрекидних жлебова која се срећу код мултифокалних фреснел сочива.
Ултрапрецизно брзоходно рендисање
A - алат
обрадак
A
обрадак
Ra= 1nm
Опремљеност машине Робонано са опционом јединицом за ултрапрецизно брзоходно рендисање могу се направити микроскопски жлебови са врло добром површинском тачношћу где је могуће остварити и храповост до 1нанометра.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 22
Ултра прецизно мерење на машини (Nanochecker)
Омогућава да се обрађени облик радног предмета мери директно на машини са могућношћу дораде, а без потребе за скидањем обратка ради мерења.
Nanochecker
Карактеристике:
Максимална брзина мерења: 500 mm/minРезолуција мерења 1 нанометарДимензије: 56x90x56 mmМаса: 0.4 kg
Софтвер за мерењеСа CAD/CAM функцијом
Development of an automated microfactory: Part 1 – Microfactory architecture and sub-systems development,University of Illinois, UIUC)
• Пример петоосне мезо машине алатке. Постоји и прототип троосне машине.О ј б• Основна намена је обрада глодањем и бушењем. Може се прилагодити и за обраду стругањем и за обраду ласером.
• Површина основе је 0.3 m2. • Број обрта главног вретена је 160000. • Лежишта главног вретена су
аеростатичка.• Погони свих помоћних кретања су
сервомотори без четкица. • Убрзање транслаторних оса је 6G.
Инкремент енкодера транслаторних оса• Инкремент енкодера транслаторних оса је 20nm, а вођице су котрљајне.
• Ходови транслаторних оса су 40mm, осе B 180º, а осе С 360º.
• Структура микрофабрике: по једна троосна и петоосна машина, једна мерна машина и један палетни систем.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 23
Управљање, ваздух инапајање
МЕРНАИЗМЕЊИВАЧ
монитор компјутера
Gantryробот
Лејаут једне микрофабрике
МЕРНАМАШИНА
ТРООСНАМАШИНА
ПЕТООСНАМАШИНА
ИЗМЕЊИВАЧПАЛЕТА
МАШИНААЛАТКА
МАШИНААЛАТКА
носач каблова
Парадигма микрофабрике је развијена паралелно са новом врстом микро и мезо машина алатки, пројектованих за производњу мезо и микро прецизних делова по много нижим ценама од традиционалних машина.
Троосна и петоосна машина из претходно показане микрофабрике
су дате на овом слајду.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 24
Микро мерна машинаМикро мерна машина
Метролошка станица са микро мерном машином у микрофабрици укључује регистрацију дела и инспекцију дела. ц ју д
Ова машина користи исте кинематске спојнице за причвршћивање палета и сензора. Ове спојнице омогућавају употребу вишеструких сензора, укључујући ласерске
Пренос припремака обадакаПренос припремака, обадакаи сензора са машине намашину врши се помоћучетворосног Gantry робота уконзолној конфигурацији. Иматри транслаторна померања иоријентацију обртањемендефектора са хватачем.
Хватач је двопрсти и користисе за хватање и држање
се за хватање и држањеприпремка, обрадака исензора током транспорта.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 25
Investigation on the key technologies of micro machine tool andprototype development, ICIRA 2008, pp. 240-249.)
• Габарит машине је 400х320х100mm, габарит обратка је 50х50х50 mm.
• Машина је троосна.
• Има брзоходно електромоторно главно вретено.
• Погони помоћних кретања су ултра прецизни транслаторни серво мотори.
• Мерни системи су лењири.
• Управљање је отворене архитектуре.
И• Има троосни прецизни динамометар за мерење силарезања.
• Радни простор се посматра помоћу CCD стерео микроскопа са увећањем до 240.
• Машина се програмира помоћу G кôда.
LUMEX 25C, Matsuura Machinery, WTEC Report
• Машина је хибридна, дакле, припада комплексним (мултифункционалним) машинама.
• Намењена је за синтеровање и обраду глодањемглодањем.
• Синтеровање се врши у металном праху помоћу ласера. Састав праха је: 90% челика и 10% бакра. Ласер је типа CO2. Има снагу од 300W.
• Омогућава обраду глодањем великим брзинама резања. Тако се у истом обрадном систему врше и израда припремка и завршна обрада.
• Користи се метод додавања материјала: после сваких 5 пролаза у синтеровању врши се обрада ивицасинтеровању врши се обрада ивица текућег слоја са просечном тачношћу до 25 μm. Храпавост површи готовог дела је око 15 μm. Тврдоћа је око 20HRc, са планом да се достигне 40 HRc. Користи се средство за хлађење приликом обраде глодањем.
• Проблем су порозност готовог дела и спорост процеса.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
• Уводд• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 29
Нови тип концептаМини-производна линија
Претходна производна линија
Основна идеја микро фабрикеОсновна идеја микро фабрике
• Брзина притискивача и крајеви хода управљају се системом за нумеричко управљање.
• 60 циклуса у минути
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 35
двопрста микро рука
има 50mm дугачке стаклене игле каопрсте.
РОБОТ
р
Сваки прст имапиезоелектричне актуаторe
Прстима може да се управља као штапићима
Опсег рада прстију је 100 × 100 ×30микрометара.
Р ј ј јРезолуција померања прстију је 1 микрометар или мање.
Максимално управљива величина објекта је200 микрометара.
МАНИПУЛАТОР
Мотори М1 и М2 погоне зглобове АВ и АС респективно.
Мотор М3 обезбеђује оријентацију вертикалне осеМотор М3 обезбеђује оријентацију вертикалне осе.
Мотор М4 обезбеђује транслацију вертикалне осе.
Рука може радити унутар круга 200mm у пречникуса хоризонталном тачношћу позиционирања ~20 микрометара.
Манипулатор је конфигурисан као комбинација SCARA механизма и пантограф паралелног механизма.
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 36
• Уводд• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
Један пример развоја мини CNC машине алатке
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 37
Један пример развоја мини CNC машине алатке
Мини CNC машина алатка је едукациона
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
Мини CNC машина алатка је едукационамашина, која се може направити од свимадоступних компонената као што су стари погониод DVD/CD читача за погоне НУ оса иодговарајући рацунар за управљање на PCплатформи применом LinuxCNC софтвераотворене архитектуре или управљања на једнојод компактних рачунарских платформи као штоје Raspberyy Pi.
Мини троосна CNC машина алатка
МАШИНЕ АЛАТКЕ И РОБОТИ НОВЕ ГЕНЕРАЦИЈЕ 2020
ПРИМЕРИ МЕЗО И МИКРО МАШИНА MANG. Подсетник за АР-3.
ar3_nma.ppt 38
• Увод• Увод• Примери технологија за микро и мезо машине алатке• Примери микро и мезо машина алатки• Примери микрофабрика• Један пример развоја мини CNC машине алатке• Литература
6) http://unit.aist.go.jp/amri/group/finemfg/English/research/Microfactory/CPT2002.pdf7) J. Shi, J. Mi, J. Wang, K. Chen, W. Wang,G. Cai, Investigation on the Key Technologies of Micro
Machine Tool and Prototype Development, ICIRA 2008, Part II, LNAI 5315.