82561

Моделирование процессов полирования оптических деталей на станках с ЧПУ

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Объектом моделирования включает в себя процесс полирования поверхности оптических деталей а также автоматизацию анализа входных данных с поверхности линзы расчёта оптимального способа обработки оптических деталей генерации и записи кода ISO для станка с ЧПУ.

Русский

2015-03-01

12.23 MB

13 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Факультет машиностроительный

Кафедра «Теоретическая механика»

 "УТВЕРЖДАЮ"

 Заведующий кафедрой ТМ

 _____________ А.В. Чигарев

 «___»_____________20__г.

ЗАДАНИЕ ПО ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

Студенту-дипломнику группы 103916 Солошенко Дмитрию Сергеевичу

Специальность (Специальность направления) 1-31 03 02 «механика»

Специализация: 1-31 03 02-01 09 «Компьютерная механика»

1. Тема работы: «Моделирование процессов полирования оптических деталей на станках с ЧПУ»

Утверждение приказом ректора БНТУ от «___»_____________20__г. №________.

2. Дата выдачи задания – «___»_____________20__г.

3. Срок сдачи законченного работы – «___»_____________20__г.

4. Исходные данные к работе

4.1. Описание пятикоординатного станка магнитореологического полирования.

4.2. Теоретический материал.

4.3. Патентные исследования.

5. Перечень подлежащих разработке вопросов

5.1. Моделирование процессов полирования оптических деталей на станках с ЧПУ.

5.3. Интерпретация алгоритма обработки в код ISO для станка с ЧПУ.

6. Перечень графических материалов (с указанием обязательных чертежей, схем, графиков, таблиц, диаграмм и др.)

6.1. Теоретический чертеж пятикоординатного станка магнитореологического полирования.

7. Консультанты по работе с указанием относящихся к ним разделов работы

7.1. К.т.н., доцент Киселева Т. Н. (охрана труда).

7.2. Старший преподаватель Гребенников И. Р. (экономическая часть).

7.3. К.т.н., доцент Л. А. Колесников (конструкторская часть).

8. Календарный график работы над работой на весь период разработки (выполнения) с указанием сроков выполнения отдельных этапов

8.1. 20.04.10 – введение в теоретическую часть дипломной работы.

8.2. 10.05.10 – моделирование процессов полирования оптических деталей.

8.4. 18.05.10 – разработка алгоритмов механико-математических моделей для конечного программного продукта.

8.5. 23.05.10 – разработка разделов охраны труда и экономической части диплома.

8.6. 1.06.10 – создание конечного программного продукта.

Руководитель      Чигарев А.В.

д.ф.-м.н., профессор  

Студент-дипломник  

принял задание к исполнению          Солошенко Д. С.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа: 90 с., 36 ил., 10 табл., 15 ист., 1 прил.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ.

Объектом моделирования включает в себя процесс полирования поверхности оптических деталей, а также автоматизацию анализа входных данных с поверхности линзы, расчёта, оптимального способа обработки оптических деталей, генерации и записи кода ISO для станка с ЧПУ.

Цель работы: Повышение эффективности и минимизация общего времени полирования оптических деталей на станках с ЧПУ путем моделирования и автоматизации процесса обработки оптических поверхностей. Программа должна быть написана на современном языке высокого уровня, с применением основных шаблонов проектирования, а также соответствовать принятым в языке нормам нотации.

В результате выполнения работы был смоделирован процесс полирования плоской оптической поверхности и написана программа, которая в качестве входных параметров использует матрицу отклонений, полученную на интерферометре, а затем рассчитывает траекторию обработки детали. Сгенерированный маршрут интерпретируется в G-код в соответствии со стандартом ISO 6983 для станка с ЧПУ.

Областью практического применения разработанной программы является промышленное полирование оптических поверхностей на пятикоординатном станке магнитореологического полирования с использованием данных о топографии поверхности полученных с интерферометра.

Предложенная программа может быть использована в процессе изготовления оптических поверхностей для сокращения времени обработки поверхности.


Содержание

[1] Содержание

[2] ВВЕДЕНИЕ

[3] ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

[4] ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ШЛИФОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

[4.1] Краткая историческая справка

[4.2] Методы шлифования оптических деталей

[4.3] Описание пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей DDM-5D-500-300-300-180-360-A.

[4.3.1] Технические характеристики

[4.3.2] Конструкция станка

[5] КИНЕМАТИКА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

[5.1] Кинематика обработки плоских поверхностей

[5.2] Кинематика обработки сферических поверхностей

[6] ДИНАМИКА КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

[6.1] Адгезионное взаимодействие упругих тел

[6.1.1] Виды адгезионного взаимодействия

[6.1.2] Капиллярная адгезия

[6.1.3] Адгезия сухих поверхностей

[6.2] Трение при скольжении вязкоупругих тел

[6.2.1] Соотношения между напряжениями и деформациями для вязкоупругого тела

[6.2.2] Постановка задачи

[6.2.3] Анализ контактных характеристик

[7] МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

[7.1] Создание модели

[7.2] Расчет модели в ANSYS

[8] ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

[8.1] Системные требования.

[8.2] Основы работы с программой Lens Concept UI

[8.2.1] Входные параметры

[8.2.2] Интерфейс пользователя

[8.2.2.1] Плоская линза

[8.2.2.2] Сферическая линза

[8.3] Результаты тестирования Lens Concept UI

[9] РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

[9.1] Оценка затрат на обработку оптических  линз

[9.1.1] Расчет расходов, связанных с приобретением сырья и материалов

[9.1.2] Расчет заработной платы производственных рабочих

[9.1.3] Износ инструмента и приспособлений целевого назначения

[9.1.4] Расходы на амортизацию оборудования

[9.1.5] Общепроизводственные расходы

[9.1.6] Общехозяйственные расходы

[9.2]  Определим цену на полированную линзу

[9.3] Результаты расчетов

[10] ОХРАНА ТРУДА

[10.1] Производственная санитария и техника безопасности при работе с ЭВМ

[10.2] Требования к помещениям для эксплуатации ПЭВМ

[10.2.1] Освещенность

[10.2.2] Микроклимат

[10.2.3] Шум

[10.2.4] Электромагнитное излучение

[10.2.5] Статическое электричество

[10.2.6] Электробезопасность

[10.3] Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ

[10.4] Пожарная безопасность

[11] ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[12] СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

[13] Приложение А


ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время актуальной проблемой является создание высокоточной оптики (в основном, военная и космическая промышленность). В оптико-электронной промышленности ввиду большого количества производителей одним из решающих факторов является цена при сравнимом уровне качества. Соответственно, для производства конкурентоспособной продукции необходимо использовать технологии, позволяющие снизить затраты на производство продукции и, соответственно, снизить ее цену. Несложно заметить, что сокращение времени обработки одной детали даёт решающее преимущество среди других производителей. Длительность процесса обработки линз, связано с необходимостью обработки деталей малых габаритов, малым размером дефектов, которые необходимо обрабатывать, а также отсутствием адаптивного подхода к каждой линзе.

Последнее подразумевает, что все линзы одинаковых габаритов обрабатываются в одинаковом режиме без учета особенностей рельефа отклонений. Они подвергаются многочасовой полировке без учета топографии поверхности. Однако, практика показывает, что в действительности многие реальные оптические поверхности нужно полировать выборочно, обрабатывая, более тщательно, скопления отклонений (кластеры).

Для преодоления этой проблемы было решено использовать станок ЧПУ, который позволит адаптивно работать с оптическими деталями исходя из их характеристик. Поскольку функциональная часть выбора режима и точной маршрутизации инструмента относительно поверхности не может быть реализована процессором станка. Необходимо написать программное средство для внешнего устройства (например, офисный ПК), в которую в качестве входной информации подаются данные о топографии поверхности оптической детали с интерферометра и некоторые параметры (размеры пятна контакта инструмента и обрабатываемой детали, размеры детали, скорость уноса материала детали инструментом и некоторые другие технологические параметр). Программное средство, используя полученные данные при моделировании, рассчитывает оптимальный метод обработки для каждой обрабатываемой детали в отдельности. Итогом выполнения программы должны быть инструкции станку в виде G-кода (ISO 6983-1).

Для работы программного средства потребуются некоторые параметры, которые можно получить только опытным путем на станке или смоделировав процесс полирования оптических деталей в программном комплексе конечно-элементных расчетов – ANSYS, что позволит значительно сэкономить как и денежные средства, так и время.

В данной работе будет рассмотрено применение пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей DDM-5D-500-300-300-180-360-A а так же смоделирован процесс полирования оптических деталей и написана программа, описанная выше.


  1.  ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Современные методы полирования оптических деталей характеризуются большими временными затратами. Для уменьшения времени обработки линз необходимо написать программу на языке высокого уровня, которая автоматизирует работу станка. Таким образом, задачей данной работы является создание программное средство, которое:

  1.  может создавать управляющий ISO код для обработки плоских и сферических деталей;
  2.  содержит модуль для сферических деталей, который работает как для выпуклых, так и для вогнутых линз;
  3.  может работать с данными о топографии поверхности полученными с интерферометра;
  4.  может работать без данных об отклонениях на поверхности – данный модуль занимается только полировкой;
  5.  при отсутствии данных с интерферометра рассчитывает траекторию полировки;
  6.  при наличии данных о поверхности рассчитывает скорость перемещения инструмента в зависимости от отклонений фактической поверхности от номинальной поверхности;
  7.  генерирует по рассчитанным данным G код;
  8.  сохраняет полученный G код в файле с расширением *.ISO.

Смоделировав процесс полирования оптической детали в ANSYS, мы получим данные, которые необходимы для корректной работы программного средства:

  1.  форма пятна контакта между рабочим инструментом и обрабатываемой деталью;
  2.  размеры пятна контакта;
  3.  распределение напряжений на пятне контакта, для установления, где именно происходит максимальный унос материала оптической детали;
  4.  оптимальный шаг обрабатывающего инструмента, рассчитанный из размера пятна контакта и распределения напряжений.


  1.  ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ШЛИФОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

  1.  Краткая историческая справка

Сама природа создала первое стекло. Около 450 000 000 лет назад расплавленная порода из недр Земли устремилась на поверхность и вулканами пробила земную кору. Из горячей лавы, содержащей двуокись кремния, при затвердении образовывалось стекло. Вулканическое стекло называется обсидианом.

Человек делает стекло с древних времен. Египтяне более чем 5000 лет назад знали способ изготовления цветного стекла, которым они покрывали посуду, иногда делали бусы. Стеклянные флаконы для духов и мазей использовались в Египте более 3000 лет назад. Период Римской империи (1 век до н.э. - V век н.э.) был одним из величайших периодов в истории стекла. По своему составу египетское и римское стекла почти не отличались от простых сортов современного стекла (кремнезема - 57,9 до 69,4%; щелочей - от 14,9 до 30,5%; извести - от 3,4 до 5,6%; небольшое количество окиси железа, алюминия, магния).

Впервые плоское и прозрачное стекло значительной толщины появилось во второй половине XIII в. По-видимому, именно это стекло было использовано венецианскими шлифовальщиками для изготовления очков

Изобретение книгопечатания вызвало в середине XV в. повышенный спрос на очки. Очковые мастера появляются во всех крупных городах Европы. Техника шлифовки стекла все более совершенствуется. Входят в употребление специальные приспособления для шлифовки линз: бронзовые, железные, медные и латунные формы - "грибы" и "чашки" различных радиусов кривизны.

После изобретения телескопа и микроскопа описаниям шлифовальных станков уделяли немало места в своих произведениях выдающиеся ученые XVII в. И. Гевелий, X. Гюйгенс (стеклошлифовальный станок Х.Гюйгенса изображен на рисунке 1.1), Р. Декарт, И. Ньютон и др. и в более позднее время - Л. Эйлер, М.В. Ломоносов, уделяли большое внимание шлифовке и полировке линз и зеркал. Именно практические запросы заставили их заниматься этим. Так, благодаря повышению качества изготовления линз, а главное, благодаря тому, что ученые наконец осознали необходимость улучшения качества обработки линз, оптика в XVII в. превратилась из "чистой" науки в науку, имеющую огромное практическое значение. Оптические приборы (телескопы, зрительные трубы, а затем и микроскопы) становятся постепенно основными инструментами в руках ученых.

Рисунок . - Стеклошлифовальный станок Х.Гюйгенса (XVII в.)

Особое внимание следует уделить шлифовальным станкам Рене Декарта, так как он пытался шлифовать линзы не со сферическими, а с асферическими поверхностями. Последнюю главу своего трактата он посвящает обработке линз с такими поверхностями.

Рисунок . - Станок для шлифовки линз Х.Гюйгенса (XVII в.)

XVII век был веком подлинной революции в оптике. Характерной особенностью этой революции было то, что первостепенное значение при научных исследованиях стала играть техника. Ученый мир Европы был потрясен астрономическими открытиями Галилея, сделанными им в 1609-1610 гг. при помощи телескопа. Галилей усовершенствовал технологию изготовления линз до такой степени, какой она еще никогда не достигала. Это позволило ему изготовить зрительную трубу тридцатикратного увеличения, в то время как зрительные трубы простых ремесленников-оптиков увеличивали всего в три раза.

Рисунок . - Станок для шлифовки линз Рисунок И.Ньютона

В XVII в. шлифовкой и полировкой линз занимались ученые самых различных специальностей. Для этих целей ими создавались станки, разрабатывались отдельные вопросы прикладной оптики. Учитывая сказанное, неудивительно, что уже в 1666 г. Ньютон-студент занялся собственноручным изготовлением и шлифовкой линз и вогнутых зеркал для своих телескопов. Им были отшлифованы даже асферический линзы на им же собственноручно изготовленном станке. Однако никаких сведений об их качестве не сохранилось. В конце XIX в. произошел переход от группового привода шлифовальных станков к индивидуальному. Это расширило возможности совершенствования технологии механической обработки оптического стекла нескольких независимых перемещений последних. Этот метод, научное исследование которого было начато Ф. Престоном в 20-х годах XX в., получил название "классического". Однако при перенесении "классического" метода на процесс изготовления асферических линз возникли значительные трудности, связанные с тем, что этот метод исключительно благоприятен и легко реализуется лишь для формообразования сферических поверхностей. Последнее объясняется особенностями их геометрических свойств (любая сферическая поверхность допускает возможность трех независимых перемещений по сфере того же радиуса при сохранении взаимного соприкосновения во всех точках этих сфер). Используя "классический" метод для изготовления асферических линз, мастер стремился получить на сферической поверхности погрешности, соответствующие заранее заданному расчету и превращающие эту поверхность в асферическую.



Рисунок . - Станок конца XVII - начала XVIII вв. Италия

Наибольшее распространение в первой половине XX в. получили оптические станки с шатунно-кривошипным механизмом двух типов. Для первого типа характерным является наличие связи механизма движения поводка и шпинделя. Во втором типе станков поводок и шпиндель получали движение независимо друг от друга. Эти конструкции станков использовались в первой половине XX в. во всех странах, имеющих оптическую промышленность: в Германии (фирма "Карл Цейсс"), в Англии (фирма "Тейлор"), в Бельгии (фирма "Бухман оптикалиндустрис"), в США (фирма "Рокетполишерс"), в СССР (фирмы "Геофизика", "ГОИ", "ЛОМЗ" и др.). Для кинематических схем этих станков было свойственно наличие фрикционной передачи. Повышение требований к точности обработки оптических деталей неминуемо вело к поиску новых конструкций станков. В конце 40-х-начале 50-х годов XX в. появились оптические станки с пневматическим приводом. Повышение требований к аберрационным характеристикам оптических систем побудило конструкторов оптических приборов вновь вернуться к вопросу обработки линз с асферическими поверхностями. Преимущества, которыми обладают оптические системы с асферическими поверхностями благодаря наличию у них дополнительных расчетных параметров были достаточно хорошо известны еще в XVII в. Р. Декарту, И. Ньютону, Г. Кассегрену, Д. Грегори. Однако в то время практическая реализация идеи создания асферической оптики была невозможна.

Рисунок .- Станок для полировки линз Й.Фраунгофера (XIX в.)

Рисунок . - Полировально-шлифовальный станок с компьютерным управлением (конец ХХ в.)

Вопрос изготовления линз с асферическими поверхностями был вновь поднят в 20-х годах XX в. На первых порах обработку асферических поверхностей линз пытались производить тем же путем, что и обычных сферических линз, т.е. путем взаимного формирования через прослойку свободного абразива инструмента. Трудности, возникшие уже на первом этапе развития технологии получения асферической оптики, побуждали специалистов искать иные методы решения проблемы. Первой попыткой в этом направлении следует считать схему станков Рэне Декарта. Интересно отметить, что хотя эта схема была предложена Декартом еще в середине XVII в., она смогла быть практически реализована лишь в середине XX в. фирмой Цейсс. Первые инженерные подходы к процессу формообразования линз с асферическими поверхностями были предложены в 30-х годах XX в. Б. Шмидтом и Д. Стронгом. В 40-х годах XX в. Жефри разработал схему станка, предназначенного для изготовления вогнутых конических поверхностей. В настоящее время реализовано большое число различных методов получения асферической оптики. Значительное место среди них принадлежит методам, предложенным советскими учеными И.А. Турыгиным, М.М. Русиновым, М.Н. Семибратовым, Л.С. Цеснеком, О.Г. Карлиным и др. Асферическая оптика все чаще применяется при расчете и изготовлении сложных оптических систем как в нашей стране, так и за рубежом.

  1.  Методы шлифования оптических деталей

В процессах шлифовки различают грубую и тонкую шлифовку. Грубая шлифовка должна по возможности быстро придать обрабатываемой поверхности желаемую плоскую или сферическую форму. В качестве абразивного материала применяют, как правило, карборунд, наждак или другие подобные твердые материалы в измельченном виде с различным зерном. К обрабатываемой поверхности стекла прижимают так называемую шлифовальную форму, которую делают или также из стекла, или из серого чугуна, или из латуни. Абразивный материал, смешанный с водой до кашицеобразной консистенции в пропорции V 2 чайной ложки на 1 дм 2 поверхности, подается между обрабатываемой поверхностью и шлифовальной формой. Весь шлифовальный процесс можно выполнять как вручную, так и механически. Важно лишь, чтобы, например, при шлифовке плоских поверхностей обрабатываемая поверхность была горизонтальной. Находится ли шлифующий слой сверху или снизу поверхности, это имеет второстепенное значение. При обработке больших поверхностей, как правило, оказывается более удобным подвижную форму помещать над обрабатываемой поверхностью, в то время как для очень малых объектов удобнее, если обрабатываемая поверхность находится над формой . При собственно шлифовальном процессе необходимо, например, чтобы шлифовальная форма двигалась возвратно-поступательно относительно обрабатываемого предмета, оставляя короткие или длинные " полосы ". Направление движения должно каждый - раз несколько изменяться, чтобы при процессе шлифовки не наблюдалось какого-либо преимущественного направления. Только таким путем можно получить обрабатываемую поверхность с постоянным радиусом кривизны . При шлифовке необходимо время от времени смачивать шлифовальную форму несколькими каплями воды, чтобы обработка не шла всухую . Кроме того, периодически следует добавлять абразивный материал, чтобы восполнять его расход . Силу, с которой следует надавливать на форму при шлифовании, можно установить только практически, она зависит, естественно, от размеров шлифовальной формы и обрабатываемой поверхности. Время от времени поверхность следует промывать и просушивать. После этой стадии обработки поверхность кажется шероховатой. Она должна уже почти соответствовать желаемой форме, так что остается устранить лишь незначительные неровности . Если сферическую поверхность изготовляют из плоской пластины, так что вышлифовывается большая шлось , то грубую шлифовку следует повторять много раз до тех пор, пока не будет получена желаемая сферическая форма.

Если поверхности придана желаемая форма грубой шлифовкой, то можно начать тонкую шлифовку, в результате которой должна быть устранена шероховатость, которую сообщили стеклянной поверхности крупные зерна при грубой шлифовке. Таким путем надо снять часть поверхности приблизительно до основания самых больших впадин . Этот процесс следует повторять многократно каждый раз с новой порцией мелкого наждака . Если для грубой шлифовки применяют, например, карборунд с зерном № 80, то тонкую шлифовку можно начинать еще довольно грубым карборундом с зерном № 120, а затем переходить последовательно к №№ 280, 400, 600 и 800. Наконец, закончить тонкую шлифовку можно мелким наждаком зернистостью № 303/4 . Однако при этом необходимо обращать внимание на то, чтобы применение материала тонкой зернистости, включая также зернистость № 800, было предварительно проверено надежным опытом . Отдельные зерна абразивного материала при тонкой зернистости уже настолько малы, что шлифовальная форма и обрабатываемые поверхности очень плотно прилегают друг к другу. Подача к абразивному материалу слишком большого количества воды вызывает быстрое вытекание шлифующего слоя но сторонам . Кроме того, возникает опасность непосредственного соприкосновения обеих поверхностей, в результате чего тонкий шлиф на поверхности стекла может оказаться поврежденным. То же самое может произойти, если работать со слишком сухим абразивным материалом. Таким образом, необходимо своевременно добавлять по нескольку капель воды для того, чтобы поддержать благоприятные условия работы. Кроме того, во избежание повреждения поверхности необходимо на протяжении всего процесса шлифовки очень строго следить за тем, чтобы отдельные зерна предыдущего абразивного материала не переменились с зернами следующего, более тонкого абразивного порошка. Следовательно, в рабочем помещении должно быть очень чисто. После окончания шлифовки абразивом с одним размером зерна шлифовальную форму и обрабатываемый предмет надо тщательно вымыть и очистить, прежде чем продолжать шлифовку следующим абразивным материалом. В связи с этим рекомендуется также, если это возможно, производить полировку в отдельном помещении, специально очищенном от пыли . Это требование будет тем важнее, чем больше размер обрабатываемой поверхности и чем выше требования к ее качеству. После окончания тонкой шлифовки поверхность должна стать уже слабо зеркальной. При рассмотрении ее в лупу на матовой отшлифованной поверхности не должно быть больших впадин . Если же таковые имеются, то это значит, что время, затраченное на шлифовку отдельными абразивными материалами, было недостаточно, так как крупные впадины остались от предшествовавшей шлифовки грубым абразивом, и естественно, что шлифовкой более мелким абразивом их удалить не удалось . В этих случаях для достижения лучшего выравнивания поверхности необходимо весь процесс шлифовки или часть его повторить. Оценка шлифовки с помощью лупы - дело не совсем легкое и требует определенного опыта . Рекомендуется предварительно отшлифовать несколько образцов зеркального стекла различными абразивными материалами до получения матовой поверхности и посмотреть, как все полученные поверхности выглядят под лупой . На этом основании можно быстро составить представление о качестве той или иной отшлифованной поверхности. Относительно продолжительности шлифовки едва ли можно дать точные рекомендации, так как она зависит, с одной стороны, от давления при шлифовке, а с другой стороны, от величины обрабатываемой поверхности.

  1.  Описание пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей DDM-5D-500-300-300-180-360-A.

В данной дипломной работе будет написана программы генерации G-кода для станка ЧПУ, который рассмотрим в данной главе. Станок предназначен для полировки и доводки сферических и асферических выпуклых и вогнутых, а также плоских поверхностей оптических деталей из различных оптических и полупроводниковых материалов с применением магнитореологической полировальной жидкости, подаваемой под давлением в виде струи на поверхность вращающегося рабочего колеса со встроенной магнитной системой и обеспечением высоких требований к погрешности формы ( Rq ≤ /30), где λ = 0,6328 мкм и шероховатости поверхности в диапазоне 20 ÷ 5 Å, в зависимости от материала оптической детали.

  1.  Технические характеристики

Технические характеристики станка магнитореологического полирования оптических деталей приведены в таблице 2.1.

Таблица . - Технические характеристики

п/п

Наименование показателя

Ед.

изм.

Величина показателя

1.

Диаметр обрабатываемых деталей (ОД)

мм

10 – 200

2.

Максимальная крутизна  (γ) выпуклых ОД

угл. град

60

3.

Максимальная крутизна  (γ) вогнутых ОД

угл. град

40

4.

Среднеквадратическая погрешность формы, Rq

где λ = 0,6328 мкм, не более

λ/10 – λ/30

5.

Среднеквадратичной шероховатости поверхности Rq, менее

нм

2,0

6.

Диапазон скоростей вращения шпинделя ОД (ось – β)

об/мин

0 ÷ 500

7.

Программируемый поворот шпинделя ОД

с жесткой фиксацией угла

угл.град

0 ÷360

8.

Погрешность позиционирования шпинделя ОД

угл. сек

±15

9.

Радиальное и торцевое биение оси вращения шпинделя ОД и посадочной поверхности под патрон, не более

мкм

5,0

10.

Номинальный крутящий момент шпинделя ОД

н· м

5,0

11.

Диапазон угловых перемещений поворотного стола (ось –α)

угл. град

0 ÷ ±90

12.

Диапазон угловых скоростей перемещения поворотного стола

угл. град/сек

0 ÷ 100

13.

Точность позиционирования поворотного стола

угл. сек

± 15

14.

Ход по осям

X,

Y,

Z

мм

0÷500

0 ÷300

0÷300

15.

Диапазон скорости перемещения по осям X, Y, Z

мм/сек

0 ÷ 170

16.

Погрешность позиционирования  по осям X, Y, Z, не более

мкм

5,0

17.

Непрямолинейность перемещения по каждой из осей, не более

мкм

5

18.

Неперпендикулярность перемещения по каждой из осей плоскости двух других осей  на длине перемещения 300 мм, не более

мкм

5

19.

Непараллельность оси вращения шпинделя ОД плоскости X Y на длине 300 мм, не более

мкм

5

20.

Непараллельность оси вращения поворотного стола оси Z, на длине 300 мм, не более

мкм

5

21.

Расстояние от переднего торца шпинделя ОД до оси поворотного стола

мм

90

22.

Количество интерполируемых координат   УЧПУ

5

23.

Цикл УЧПУ, не более

мкс

500

24.

Программный интерфейс

G-код

25.

Рабочий объем МРЖ

л

1,0

  1.  Конструкция станка

Станок должен обеспечивать полировку (доводку) сферических и асферических  выпуклых и вогнутых, а также плоских оптических деталей с применением магнитореологической полировальной жидкости (МРЖ), подаваемой под давлением в виде струи на поверхность вращающегося рабочего колеса со встроенной магнитной системой.

Диапазон диаметров обрабатываемых деталей: 10 ÷ 300 мм.

Станок состоит из следующих основных элементов (рисунок 2.7):

  •  пятикоординатный станок магнитореологического полирования DDM-5D-500-300-300-180-360-A, далее «станок»- являющийся координатной базой опытно-промышленной установки. Станок должен обеспечивать управляемое от системы ЧПУ перемещение по трем линейным и двум угловым координатам, а также возможность крепления к нему модуля магнитореологического полирования;
  •  модуль магнитореологического полирования (ММП);
  •  модуль магнитореологического полирования, предназначенный для полирования плоских, выпуклых и вогнутых сферических и асферических деталей диаметром от 10 до 200мм;
  •  электрооборудование;
  •  узел крепления оптической детали (ОД) с вакуумной системой ;
  •  шпиндель вращения и программируемого поворота ОД (ось-β);
  •  координатная X, Y, Z система;
  •  поворотный стол (ось – α);
  •  промышленный вычислительный комплекс (УЧПУ).
  •  блок  управления работой ММП;
  •  станина;
  •  защитный кожух.

Узел крепления ОД должен располагаться на шпинделе вращения детали и должен быть рассчитан на весь диапазон параметров ОД с использованием сменных патронов для каждой ОД и изготовлен из материалов, не портящих поверхности оптических деталей.

Расположение электрического силового шкафа, пульта управления системой ЧПУ станка и блока управления ММП были согласованы Заказчиком и Исполнителем.

Рисунок . – схема пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей


  1.  КИНЕМАТИКА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

При создании программы для пятикоординатного станка ЧПУ, необходимо представлять как будет двигаться обрабатывающий инструмент относительно обрабатываемой детали. Для того, чтобы инструмент не столкнулся с деталью нужно определить какие координаты задействовать для обработки той или иной детали.

На рисунке 3.1 показаны все координаты перемещений для пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей.

Рисунок . - Оси перемещений для пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей

Так как на станке обрабатываются детали двух типов (плоские и сферические), которые требуют разное задание координат перемещений. Для плоских деталей нужно рассчитывать две координаты - X и Z, а для сферических три – X, Y и B.

Ниже, для каждого случая, в отдельности рассмотрим координаты для перемещений и их расчет.

  1.  Кинематика обработки плоских поверхностей

При полировании плоских оптических деталей нам необходимо, для расчета траектории, учитывать только две координаты x и z. На рисунке 3.2 показано движение инструмента относительно детали.

Рисунок . - Кинематика обработки плоских поверхностей

Для расчета X и Z применяют следующие формулы:

,      (3.1)

,     (3.2)

где s – шаг задаваемый пользователем программы.

  1.  Кинематика обработки сферических поверхностей

Для того чтобы при полировании сферических поверхностей пятно контакта имело одинаковую форму требуется расчет трех координат X, Y, B. На рисунке 3.3 показано движение инструмента относительно сферической поверхности, а используя рисунок 3.4 рассчитаем координаты для перемещений.

Рисунок . - Кинематика обработки сферических поверхностей

Рисунок . - Схема расчета координат перемещений для сферических поверхностей

Координаты перемещений рассчитываются по формулам:

,

,

,

,

,

где B0 - максимальный угол поворота (град.);

       - шаг инструмента;

     R0 – радиус кривезны;

     Н - длина от торца шпинделя до крайней точки линзы.

  1.  ДИНАМИКА КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

  1.  Адгезионное взаимодействие упругих тел

При разработке и оценке работоспособности ряда сопряжений, широко используемых в микроэлектронике, микромашинах, медицинской технике и других областях и характеризующихся высокой степенью гладкости взаимодействующих поверхностей и малыми размерами, важную роль играет учёт тонких эффектов, к которым, в частности, относится адгезионное взаимодействие поверхностей.

  1.  Виды адгезионного взаимодействия 

В контактных задачах в классической постановке предполагается наличие сжимающих напряжений в области контакта и нулевых - на свободной поверхности взаимодействующих тел. Однако, реальные тела обладают поверхностной энергией, приводящей к возникновению сил притяжения между взаимодействующими поверхностями. Если молекулы твёрдого тела взаимодействуют друг с другом в соответствии с потенциалом Леннарда-Джонса, то сила взаимодействия между двумя параллельными поверхностями, рассчитанная на единицу площади, может быть представлена в виде:

,    (4.1)

где z - расстояние между поверхностями, z0 - равновесное расстояние, на котором силы притяжения и отталкивания компенсируют друг друга, λ - постоянная, определяемая поверхностной энергией взаимодействующих тел.

Поверхностной энергией обладают не только твёрдые тела, но и покрывающие их тонкие плёнки жидкости. При взаимодействии тел это может приводить к образованию менисков в зазоре между телами, которые вызывают притяжение поверхностей - капиллярную адгезию.

  1.  Капиллярная адгезия

Рассмотрим взаимодействие двух упругих тел при наличии жидкости, образующей мениск в зазоре между контактирующими телами. Полагаем, что тела осесимметричны и форма зазора между поверхностями в недеформированном состоянии описывается степенной функцией , где (i = 1,2)- форма каждого из взаимодействующих тел. Тела прижаты друг к другу внешней силой Р. Схема контакта для частного случая жёсткого осесимметричного тела 1, форма которого описывается функцией f(r), и упругого полупространства 2 приведена на рисунок 4.1.

Рисунок . - Схема взаимодействия упругих тел при наличии мениска между ними для случаев отсутствия контакта поверхностей (а) и при наличии контакта (б)

Величина зазора h(r) между поверхностями в деформированном соотоянии определяется выражением

,    (4.2)

где  - суммарное нормальное смещение поверхностей взаимодействующих тел за счёт их деформирования, D - изменение при деформировании расстояния между двумя фиксированными точками тел, расположенными на их общей оси симметрии и удалёнными от контактной поверхности. При h(0) > 0 тела не соприкасаются и величина D положительна (рис. 4.1, а). При h(0) = 0 имеет место контакт поверхностей внутри области  (рисунок 4.1, б), включая точечный контакт при а = 0, при этом величина D может быть как положительной, так и отрицательной.

Будем считать, что внутри области

    (4.3)

где b - некоторое расстояние, , к взаимодействующим поверхностям приложено равномерное давление, обусловленное наличием жидкости в зазоре, которое, согласно формуле Лапласа, меньше атмосферного на величину

,     (4.4)

где σ - поверхностное натяжение жидкости, R1, R2 - радиусы кривизны боковой поверхности мениска. Считая, что угол смачивания жидкостью поверхностей взаимодействующих тел равен нулю и штамп имеет пологую форму, т. е. выполняется условие , можно положить в (4.5) , .Кроме того, предполагая, что , из (4.5) получим

.     (4.5)

Следует отметить, что на границе взаимодействующих тел по окружности r = b действует также сила натяжения плёнки жидкости , которая при нулевом угле смачивания направлена по касательной к границе тел. Простые оценки показывают, что эта сила много меньше силы fL, обусловленной давлением Лапласа. Если поверхности разделены мениском (h(0) > 0), имеем , откуда следует оценка

.

В случае контакта поверхностей (h(0) = 0) получаем, что сила  и, следовательно,

.

В дальнейшем силой fs будем пренебрегать.

Полагая атмосферное давление равным нулю, получим следующие условия на границе тел:

  •  при отсутствии контакта (h(0) > 0):

;   (4.6)

  •  в случае контакта поверхностей (h(0) = 0) к условиям (4.7) следует добавить соотношение:

.    (4.7)

В силу гладкости формы взаимодействующих тел давление р(r) на границе области контакта  должно удовлетворять условию

p(a) = -p0.       (4.8)

Условием для определения давления р0 служит задание объёма жидкости в мениске, который связан с геометрией зазора соотношением

.    (4.9)

Нормальные смещения uz(r) границы упругих тел от действия нормальных давлений р(r) определяются

;   (4.10)

,    (4.11)

,      (4.12)

где Еi и νi (i = 1, 2) - модули Юнга и коэффициенты Пуассона взаимодействующих тел, К (x) - полный эллиптический интеграл первого рода.

И, наконец, из условия равновесия следует, что

.    (4.13)

Полученные соотношения (4.3) – (4.13) позволяют определить неизвестные функции p(r), uz(r) и величины а, b, D и р0.

  1.  Адгезия сухих поверхностей

Рассмотрим взаимодействие двух упругих тел, обладающих поверхностной энергией (рис. 4.2, а). Полагаем, что тела осесимметричны и зазор в недеформированном состоянии описывается степенной функцией f(r)=F1(r)+f2(r)=Cr2n. Тела прижаты друг к другу внешней силой Р.

Рисунок . - Схема контакта с учётом сил молекулярного притяжения (а) и зависимость сил притяжения от расстояния (б) в виде функции Леннарда-Джонса (1) и аппроксимирующей её кусочно-постоянной функции (2)

При взаимодействии сухих поверхностей учтём возникающие при этом силы молекулярного притяжения между поверхностями. Для количественного описания этих сил воспользуемся зависимостью Леннарда-Джонса (см. рис. 4.2, б, кривая 1). Аппроксимируем эту зависимость кусочно-постоянной функцией в форме ступеньки (кривая 2). Тогда давление - p0 имеет смысл высоты этой ступеньки, а поверхностная энергия, рассчитываемая на единицу площади, определяется соотношением

.    (4.14)

Величина h0 имеет смысл максимального расстояния, на котором ещё проявляются силы молекулярного притяжения между поверхностями. Параметры потенциала взаимодействия γ и p0 будем считать заданными величинами.

Напряжённое состояние взаимодействующих тел и величина зазора h(r) между поверхностями в деформированном состоянии будет определяться

  •  при отсутствия контакта: распределением давления – p0 внутри круговой области Ωb;
  •  в случае контакта поверхностей: распределением контактных давлений p(r) в круговой области Ω0 и давлением – p0 внутри кольцевой области Ωb.

Для определения внешнего радиуса b области Ωb, воспользуемся соотношением (4.14), из которого следует

.     (4.15)

Смещение uz(r) границы упругих тел от действия на неё давления р(r) определяется соотношением

.    (4.16)

Кроме того, выполняется условие равновесия

,    (4.17)

где Еi (i = 1, 2) - модули Юнга взаимодействующих тел, К(x) - полный эллиптический интеграл первого рода.

При отсутствии контакта поверхностей неизвестные функции упругих смещений uz(r) границы тел и зазора h(r) определяются по формулам

       (4.18)

    (4.19)

соответственно. Величины радиуса b области Ωb (b ≤ b*) и сближения D тел находятся из соотношений

    (4.20)

,      (4.21)

которые после подстановки в них σ = γ/2 могут быть записаны в виде:

,        (4.22)

.     (4.23)

Заметим, что сила Р при отсутствии контакта является отрицательной величиной, т.е. Р < 0.

Величина b*, соответствующая состоянию, при котором поверхности соприкасаются в одной точке (h(0) = 0), находится из уравнения

.        (4.24)

В случае контакта поверхностей неизвестные функции контактных давлений , упругих смещений  границы тел и зазора h(r) определяются по формулам

,     (4.25)

,  (4.26)

        (4.27)

соответственно. Радиус  области контакта Ωa( = a/L = ), внешний радиус  кольцевой области Ωa, а также изменение расстояния  находятся из системы уравнений

,        (4.28)

 (4.29)

и уравнения:

 

.  (4.30)

Полученные соотношения были использованы для анализа зависимости контактных характеристик от параметров С и n, определяющих форму поверхностей, приведённого модуля упругости Е взаимодействующих тел, характеристик потенциала адгезионного взаимодействия поверхностей р0 и γ, а также от величины приложенной нагрузки Р.

Результаты расчётов позволили установить, что наличие адгезии, связанной с молекулярным взаимодействием поверхностей, приводит к эффектам: наличие отрицательных давлений в контакте, увеличение размера области контакта, неоднозначность определения контактных характеристик при отрицательных значениях силы. Кроме того, зависимость нагрузки, действующей на тела, от расстояния между ними является немонотонной и неоднозначной. Это иллюстрируется рис. 4.3, а, где приведены графики безразмерной нагрузки от безразмерной величины D/L, характеризующей изменение расстояния между телами при деформировании (L = С-1/(2n-1)) - характерный геометрический размер), построенные для случая контакта двух упругих тел, форма зазора между которыми в недеформированном состоянии описывается функцией f(r)=Cr4. Кривые 1 и 2 соответствуют двум разным значениям величины поверхностной энергии γ. Участки непосредственного контактирования поверхностей выделены на кривых, как и прежде, толстыми линиями.

Рисунок . - Зависимости безразмерных нагрузки от расстояния (а) и радиусов области контакта (1) и области действия молекулярного притяжения (1') от нагрузки (б), построенные при n = 2, р0/(πЕ) = 0,01 и γ/(πЕL) = 0,0001 (1, 1'), γ/(πЕL) = 0,0005 (2)

Кривые, представленные на рис. 4.3, б, демонстрируют зависимости безразмерных радиуса  области контакта (кривая 1) и внешнего радиуса b области, где проявляется действие молекулярных сил (кривая 1') от безразмерной силы . Из анализа результатов следует, что в области отрицательных значений Р каждому значению  соответствуют две пары значений  и . При Р > О зависимости радиусов областей Ωa и Ωb от силы  однозначны, при этом ширина кольца, в котором действуют силы молекулярного притяжения, постепенно уменьшается с ростом нагрузки.

  1.  Трение при скольжении вязкоупругих тел

Рассмотрим задачу о скольжении с постоянной скоростью V жёсткого цилиндра по границе вязкоупругого основания (рис. 4.4). Примем задачу в плоской квазистатической постановке, считая, что скорость V много меньше скорости Vs распространения звука в вязкоупругом теле. Характерные значения скорости Vs составляют: Vs ≈ 5•103 м/с (для стали), Vs ≈ 103 м/с (для полимеров), Vs ≈ 30 ÷ 50 м/с (для мягких резин).

Рисунок . - Схема контакта при скольжении цилиндра по вязкоупругому основанию

  1.  Соотношения между напряжениями и деформациями для вязкоупругого тела

Соотношение между компонентами деформации и напряжения в изотропном вязкоупругом теле примем в следующем виде (случай плоской деформации):

,

,   (4.31)

 

Здесь Тε и Тσ характеризуют вязкие свойства среды, Е и ν - модуль Юнга и коэффициент Пуассона соответственно.

При равномерном движении цилиндра 1 (см. рис. 4.4) движение среды можно считать установившимся по отношению к системе координат (х, у), связанной с цилиндром: х = х0 - Vt, у = у0. В этой системе координат смещения ux и uy, а также напряжения не зависят явно от времени и являются функциями координат (х, у), т. е.  и т.д. Дифференцируя первое тождество по времени t и по координате х, получим:

,

или

.

Аналогичным образом выражаются производные по времени от перемещения  и всех компонент напряжений и деформаций в соотношениях (4.31). Обозначим

,

,    (4.32)

, .

Введённые функции , ,,,,, удовлетворяют уравнениям, эквивалентным уравнениям равновесия, совместности деформаций и закону Гука для изотропного упругого тела.

  1.  Постановка задачи

Вследствие малости деформаций уравнение контура цилиндра приближённо заменим параболой f(x) = x2/(2R), а граничные условия на поверхности вязкоупругой полуплоскости отнесём к недеформированной границе (у = 0). Из условия контакта следует, что для всех точек площадки контакта (-а, b) для перемещений uy по нормали к поверхности (у = 0) выполняется соотношение uy = f(x) + const, или

.      (4.33)

В предположении выполнения условий предельного трения, на площадке контакта имеет место следующее соотношение между нормальной σy и тангенциальной τxy компонентами напряжений:

,    (4.34)

где μ - коэффициент трения скольжения. Поверхность вне площадки контакта не нагружена, т.е.

.

Используя обозначения (4.32), запишем граничные условия (4.33) и (4.34) в виде (у = 0):

,

.    (4.35)

  1.  Анализ контактных характеристик

Сформулированная выше граничная задача для определения функций , , , , ,  сводится к задаче Римана-Гильберта. Затем истинные напряжения и перемещения в вязкоупругом теле определяются из решений дифференциальных уравнений (4.32).

Для контактных давлений р(х) получено выражение:

 

 

,     (4.36)

где Е', и определяются соотношениями

, , , .

P - вертикальная сила, действующая на цилиндр, т.е.

.     (4.37)

Тангенциальные напряжения τxy на поверхности полуплоскости определяются соотношением (4.34).

Длина площадки контакта l= b + а определяется из решения уравнения

 

 

,      (4.38)

где = l/(2TεV) представляет собой отношение времени, за которое каждый элемент проходит расстояние, равное полуширине l/2 области контакта, ко времени последействия Тε, т. е.  - длина площадки контакта при скольжении цилиндра по упругой полуплоскости под действием вертикальной силы Р.

Как следует из уравнения (4.38), длина l площадки контакта в рассматриваемой задаче зависит не только от вязкоупругих характеристик материала, вертикальной силы Р, приложенной к цилиндру, его радиуса R, но и от коэффициента трения μ, с которым связана величина . Так как второе слагаемое в (4.38) отрицательно ( > 1, || < 1/2), то первое должно быть положительным и, следовательно, .

Для смещения площадки контакта относительно начала координат (0, 0) получено выражение:

.   (4.39)

Концы площадки контакта -а и b определяются из решения уравнений (4.38) и (4.39).

Рассмотрим теперь равновесие сил и моментов, действующих на цилиндр (см. рис. 4.4). Вертикальная компонента P1 силы реакции не проходит через центр цилиндра и создаёт момент

.     (4.40)

При вычисление момента М1 принято во внимание, что

 

в силу непрерывности напряжений на границе зоны контакта и уравнения равновесия (4.37).

Подставив (4.36) в формулу (4.40) и вычислив интегралы, получим следующее выражение для момента М1:

.        (4.41)

Касательная силы T1 = μP и Т (|Т| = |T1|) создают момент М2 = μРd, где (0, d) - точка приложения силы Т (рисунок 4.4). Чтобы обеспечить установившееся движение цилиндра, должно выполняться соотношение М1 = М2, или d =M1/(μP).


  1.  МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Для получения наглядного примера контактного взаимодействия между обрабатывающим инструментом и оптической поверхностью создадим модель инструмента и плоской линзы и смоделируем их контакт в программе ANSYS.

  1.  Создание модели

Модель создаем в SolidWorks 2007 со следующими размерами:

  •  обрабатывающий инструмент:
    •  диаметр 270 мм;
    •  ширина магнитореологической дорожки 4 мм;
    •  толщина магнитореологической дорожки 2 мм;
  •  оптическая деталь (плоская):
    •  диаметр 60 мм;
    •  толщина 15 мм.

На рисунке 5.1 изображена полученная модель инструмента и детали.

Рисунок . - обрабатывающий инструмент и плоская деталь

  1.  Расчет модели в ANSYS

Созданную  модель  в  пункте 5.1, при помощи системы автоматизации проектных  работ  (САПР) SolidWorks, импортируем в программную систему конечно-элементного  анализа  ANSYS  Workbench  и  разбиваем  на  сетку,  в  месте  контакта, для  более точного  расчета,  делаем  сетку  мельче  (рисунок 5.2).

 

Рисунок . - разбиение на сетку модели

В качестве материала для оптической детали задаем стекло (Е = 7000 МПа, μ = 0.25, ρ = 2.6•10-6кг/мм3), а для обрабатывающего инструмента изотропный материал по физическим свойствам близкий к реальному обрабатывающему инструменту (Е = 100 МПа, μ = 0.5, ρ = 1.2•10-6кг/мм3).

Для расчета закрепляем деталь и перемещаем инструмент, в сторону детали, на расстояние 0.5 мм. Поскольку нас интересует распределение напряжений только в детали, мы в дальнейшем будем рассматривать результат только оптической поверхности. На рисунке 5.3 показан полученный результат расчета для перемещения на 0.5 мм.

Рисунок . - общий вид распределения нагрузок в пятне контакта

Рисунок . - ширина пятна контакта

Рисунок . - длина пятна контакта

Как видно из полученных результатов (рисунок 5.3) максимальные напряжения, то есть максимальный унос материала оптической детали происходит не в середине пятна контакта, что тоже необходимо учесть при разработке программы для шлифования оптических поверхностей. Также мы из результатов моделирования получаем размеры пятна контакта (рисунок 5.4 и 5.5). При внедрении инструмента в деталь на 0.5 мм получаем следующие размеры пятна контакта: ширина 21 мм, толщина 7 мм.

Из полученных данных мы можем рассчитать некоторые параметры необходимые для обработки оптических деталей:

  •  выход инструмента за пределы обрабатываемой поверхности (рисунок 5.4);
  •  шаг между растрами (рисунок 5.4), рассчитывается с учетом местоположением максимального уноса материала оптической детали.

Рисунок . - растровая обработка плоских оптических поверхностей

Длинна пятна контакта и распределения напряжений помогут определить оптимальный шаг между растрами, так как большой шаг нарежет полосы на детали, то есть испортит поверхность, а маленький шаг увеличивает время обработки.

Ширина пятна контакта обеспечивает выход за пределы детали, так как далеко отвести инструмент за пределы детали увеличивает время обработки, а если не вывести инструмент с поверхности детали, то слишком много снимет материала по кроям.


  1.  ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Для автоматизации процесса обработки оптических поверхностей была разработана программа «Lens Concept UI», которая описывается в данной главе.

  1.  Системные требования.

Для корректной работы программы необходимы следующие системные требования:

  •  Операционные системы: Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows 7
  •  .NET Framework 2.0 минимум.
  •  Минимальная системная конфигурация:
  •  Процессор Pentium 233 МГц (Рекомендуется: Pentium 500 МГц или выше)
  •  64 МБ RAM (Рекомендуется: 128 МБ RAM или больше)
  •  10 МБ дискового пространства

  1.  Основы работы с программой Lens Concept UI

  1.  Входные параметры

Lens Concept UI может работать как с данными с интерферометра, так и без таковых. Данные с интерферометра задаются матрицей, которая хранится в файле с расширением lens «*.lens» и имеют размерность - микрометр. Элементы матрицы, которые находятся вне области оптической поверхности, обозначаются NAN. Все данные разделены пробелом. Конец каждой строки обозначается EOL.

Хранение модели будем организовывать в виде квадратной матрицы чисел так, что индексы (i, j) соответствуют координатам x, y, а значение каждого элемента – координате z.

Рисунок . - Пример матрицы топографии поверхности полученной на интерферометре

  1.  Интерфейс пользователя

На рисунке 6.2 представлено окно диалогового режима программы позволяющее выбрать тип линзы, предназначенной для полировки – «Плоская линза» или «Сферическая линза», а также кнопка выхода из программы «Выход». Для выбора типа линзы необходимо нажать соответствующую кнопку.

Рисунок . - Окно выбора типа линзы

  1.  Плоская линза

После выбора типа линзы в окне «Плоская линза» необходимо ввести диаметр линзы (рисунок 6.3) и параметры работы станка:

Рисунок . - Интерфейс для плоской линзы

Для генерации G - кода, предназначенного для обработки плоской линзы необходимо ввести следующие параметры:

  •  параметры пятна контакта (данные параметры получают экспериментально и они зависят от радиуса кривизны инструмента и внедрения оптической детали в магнитореологическую жидкость):
    •  длина (мм);
      •  ширина (мм);
      •  параметры линзы:
        •  длина линзы (мм);
        •  ширина линзы (мм);
      •  технологические параметры (параметры которые задает оператор в зависимости от обрабатываемой оптической поверхности):
        •  шаг - смещения пятна МРЖ при обходе линзы вдоль координаты x опытно-промышленной установки (ОПУ) измеряется в милиметрах;
        •  скорость подачи – номинальная заданная скорость перемещения пятна контакта вдоль линии растра, задаваемая оптиком-технологом (при наличии топографии поверхности с данной скоростью обрабатываются кластеры находящиеся ниже оптимальной поверхности), измеряется в мм/мин;
        •  количество циклов – количество прохождений по заданному растру;
        •  X, Y, Z - смещение центра пятна контакта инструмента относительно рабочих нулей станка, в проекциях на оси координат X, Y, Z (мм);
      •  Открыть данные с интерферометра – в случае наличия топографии поверхности линзы (данные получены с интерферометра) необходимо отметить «Открыть данные с топографией» и нажав кнопку «Открыть» указать на файл с расширением *.lens.

Если обработке подвергается круглая деталь, то параметры линзы (ширина и длинна) задаются одинаковыми значениями.

На рисунке 6.4 приведен пример введенных данных и сгенерирован G-код с учетом топографии оптической поверхности.

Рисунок . - Пример заполнения данными для плоской линзы

Для обработки плоских поверхностей применяется растровая траектория (рисунок 6.5)

Рисунок . - Растровая траектория для плоской поверхности. При этом деталь не вращается

Приведем код ISO 6983 для плоской оптической поверхности рассчитанную программой с учетом данных топографии поверхности полученных с интерферометра.

# < Flat Lens >

%

;Длина линзы: 10 мм

;Ширина линзы: 7 мм

;Длина пятна контакта: 10 мм

;Ширина пятна контакта: 7 мм

;Время обработки одного цикла: 0,0560 мин

;Полное время обработки: 0,0560 мин

G90 G50 // выбираем абсолютную систему координат

G1 A0 B0 F6000// на холостом ходу выставляем в первоначальное положение («подходная точка»)

X-11.0000 Y-30.0000 Z5.5000 // на холостом ходу выставляем в первоначальное положение

D Q2=3 // количество повторений данной схемы

G98 L1 // G98 - после каждого цикла отходить на «подходную точку»

// L1 – наименование подпрограммы

G1 // линейная интерполяция

Y0.0000  F500 // в у=0 переходим со скоростью 500 мм/мин

Z5.5000  F500

Z-5.0000 F500.0000

X-9.5000 F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X-7.0000 F500.0000

Z1.2069  F500.0000

Z1.1724  F2.6465

Z1.1379  F500.0000

Z-2.3793 F4.0127

Z-5.0000 F500.0000

X-4.5000 F500.0000

Z-2.4138 F2.2070

Z-0.5862 F500.0000

Z1.8276  F4.2675

Z2.3793 F500.0000

Z5.0000 F500.0000

X-2.0000 F500.0000

Z3.1034 F500.0000

Z1.5517 F2.9204

Z-0.3793 F500.0000

Z-2.5172 F1.8503

Z-5.0000 F500.0000

X0.5000  F500.0000

Z-2.4138 F2.1847

Z-0.3103 F500.0000

Z1.2414  F4.9045

Z3.0345  F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X3.0000  F500.0000

Z-5.0000 F500.0000

X5.5000  F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X8.0000  F500.0000

Z-5.0000 F500.0000

X8.9000  F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X6.4000  F500.0000

Z2.8276  F500.0000

Z0.6207  F4.5223

Z0.2414  F500.0000

Z-2.0690 F3.1752

Z-5.0000 F500.0000

X3.9000  F500.0000

Z-2.4483 F2.0446

Z-0.6552 F500.0000

Z1.5172  F4.7452

Z3.1034  F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X1.4000  F500.0000

Z2.8966  F500.0000

Z1.7241  F3.0446

Z-0.3793 F500.0000

Z-2.4828 F1.9363

Z-5.0000 F500.0000

X-1.1000 F500.0000

Z-2.4138 F2.5732

Z0.4138  F500.0000

Z1.8276  F3.0446

Z1.8966  F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X-3.6000 F500.0000

Z-5.0000 F500.0000

X-6.1000 F500.0000

Z5.0000  F500.0000

X-8.6000 F500.0000

Y-30.0000 F500 // отводим инструмент на безопасное расстояние

X-11.0000 Z5.5000   F500

D Q2=Q2-1

D Q2>0 L1 // если количество проходов >0 , то повторяем обработку

M30 // конец информации

  1.  Сферическая линза

Для генерации программы обработки сферической линзы необходимо в окне начального выбора линзы нажать кнопку «Сферическая линза». После чего, в окне «Сферическая линза» (рисунок 6.6) выбрать будет ли линза обрабатываться с использованием топографии отклонений поверхности полученных после контроля на интерферометре (Круглый растр) или просто осесимметричная полировка без использования топографии (Полировка).

Рисунок . - Тип обработки для сферической линзы

Рисунок . - Схема сферической линзы

Интерфейс программы для круглого растра показан на рисунке 6.8.

Рисунок . - Круглый растр

Для генерации G - кода, предназначенного для обработки сферической линзы необходимо ввести следующие параметры:

  •  тип линзы:
    •  выпуклая;
      •  вогнутая;
      •  параметры линзы:
        •  диаметр – диаметр линзы d (мм) (см. рисунок 6.7);
        •  радиус кривизны – радиус кривизны линзы R0 (мм) (рисунок 6.7);
      •  технологические параметры:
        •  высота линзы в оправке – длина H (мм) от торца шпинделя до крайней точки линзы (рисунок 6.7);
        •  дискретность разбиений – количество выбранных зон на поверхности линзы с постоянным шагом между ними;
        •  крутизна B0 (расчетное) – максимальный угол поворота В0 (град.) для текущей линзы, который рассчитывается программой (см. рисунок 6.7);
        •  крутизна В0 - максимальный угол поворота В0 (град.) для текущей линзы, который может менять пользователь;
        •  угловой шаг – шаг по координате B (град.), который рассчитывает программа;
        •  количество циклов – количество двойных проходов инструмента по поверхности обрабатываемой детали;
        •  износ – количество материала снятого с линзы за единичный промежуток времени (микрон/минуту);
        •  скорость подачи – скорость передвижения инструмента от зоны к зоне обработки;
      •  открыть данные с интерферометра – при нажатии на кнопку «Открыть» в диалоговом окне необходимо выбрать файл содержащий топографию поверхности оптической детали и имеющий расширение *.lens.

Пример заполнения данной формы приведен на рисунке 6.9.

Рисунок . - Пример заполнения формы "Круглый растр"

Схема обработки для сферической детали с использованием данных о топографии с интерферометра (рисунок 6.10).

Рисунок . - Круглый растр при осесимметричном вращении детали

При необходимости полирования поверхности без данных о поверхности линзы используется модуль «Спираль» (Рисунок 6.11).

Рисунок . - Спираль

Для генерации G - кода, предназначенного для обработки сферической линзы необходимо ввести следующие параметры:

  •  параметры линзы:
    •  диаметр – диаметр линзы d (мм) (см. рисунок 6.7);
      •  радиус кривизны – радиус кривизны линзы R0 (мм) (рисунок 6.7);
      •  технологические параметры:
        •  высота линзы в оправке – длина H (мм) от торца шпинделя до крайней точки линзы (рисунок 6.7);
        •  дискретность разбиений – количество выбранных зон на поверхности линзы с постоянным шагом между ними;
        •  крутизна B0 (расчетное) – максимальный угол поворота В0 (град.) для текущей линзы, который рассчитывается программой (см. рисунок 6.7);
        •  крутизна В0 - максимальный угол поворота В0 (град.) для текущей линзы, который может менять пользователь;
        •  угловой шаг (расчетное) – шаг по координате B (град.), который рассчитывает программа;
        •  угловой шаг – шаг по координате B (град.), который может редактировать оператор;
        •  количество циклов – количество двойных проходов инструмента по поверхности обрабатываемой детали;

Пример заполнения данной формы приведен на рисунке 6.12.

Рисунок . - Пример заполнения формы "Спираль"

Схема для шлифования – спираль изображена на рисунке 6.13

Рисунок . - Спиральная траектория при осесимметричном вращении детали

  1.  Результаты тестирования Lens Concept UI

Программа тестировалась на оптической детали (описание ниже) с использованием модуля для плоской поверхности. Также были использованы данные полученные при моделировании в данной работе.

Обрабатывалась - полированная выпуклая сферическая поверхность оптической детали, изготовленной на Лыткаринском заводе оптического стекла (ЛЗОС), Россия.

Диаметр – 60 мм.

Контроль поверхности осуществлялся на интерферометре ИКД - 110 (ЛОМО) в ИТМО НАНБ.

Была проведена одна итерация. Время обработки – 310 секунд.

Данные о качестве поверхности получили с помощью интерферометра. Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков

Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

Предварительный контроль

Рисунок . - Интерферограмма поверхности

При работе с интерферометром измеряются следующие показания:

  •  PV – максимальное значение между максимальным и минимальным отклонением от номинальной поверхности;
  •  RMS – среднеквадратичная точность формы оптической поверхности.

Рисунок . - Результаты контроля поверхности до магнитореологического полирования. 3-D отклонение волнового фронта

Идеальная оптическая поверхность – поверхность, которая имеет максимальные отклонения от номинальной поверхности близкие к нулю.

Контроль после обработки

Рисунок . - Интерферограмма поверхности

Рисунок . - Результаты контроля поверхности после обработки. 3-D отклонение волнового фронта

Как видно из приведенных выше данных поверхность оптической детали была улучшена, так как максимальные отклонения были уменьшены с 151 нм до 37.3 нм. Качество поверхности улучшилось приблизительно в четыре раза, затратив всего за 310 секунд.


  1.  РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Согласно  СТБ 972-2000  главными  критериями,  определяющими  целесообразность разработки и постановки продукции на производство, являются: удовлетворение требований заказчика; эффективность применения; возможность экспорта.

Успешность реализации инновационных проектов напрямую  зависит от конкурентоспособности  объекта проектирования (продукции, услуги  либо процесса). Под  конкурентоспособностью  понимается  комплекс  потребительских  и  стоимостных (ценовых)  характеристик товара, определяющих его успех на рынке, то есть преимущество именно этого товара над  другими  товарами (как  отечественными,  так  и  импортными).  Конкурентоспособность является динамически изменяющимся свойством товара, зависящим как от времени, так и от рынка, для которого ведется оценка. Например, товары конкурентоспособные на рынке Республики  Беларусь  могут  быть  неконкурентоспособны  на  зарубежных  рынках.  Также  возможна ситуация, когда товары пользующееся популярностью в настоящее время могут потерять свою нишу с выходом нового товара.

В оптико-электронной промышленности ввиду большого количества производителей одним из решающих факторов является цена при сравнимом уровне качества. Соответственно, для производства конкурентоспособной продукции необходимо использовать технологии, позволяющие снизить затраты на производство продукции и, соответственно, снизить ее цену.

Оценим затраты на обработку оптических линз пятикоординатным станком магнитореологического полирования. Также определим стоимость конечной продукции при использовании данного метода её обработки затратным методом.

  1.  Оценка затрат на обработку оптических  линз

Для внедрения пятикоординатного станка магнитореологичского полирования понадобится приобрести специальный инструмент, использующий магнитореологическую жидкость, и написать программу для управления станком на основании данных о топографии поверхности линзы.

  1.  Расчет расходов, связанных с приобретением сырья и материалов

Расходы на приобретение основных материалов на годовой объем производства определяются по формуле

;    (7.1)

,     (7.2)

где  - стоимость основных материалов на единицу продукции;

- норма расхода основных материалов на единицу продукции, т/шт.;

- цена единицы массы материала (без учета НДС), тыс. руб.;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы при приобретении материалов (kт-з=1,05…1,15);

N - годовой объем производства продукции, шт.

Стоимость полуфабриката линзы (неотшлифованной) составляет 240000 руб. Принимаем .

руб.

руб.

Расходы на приобретение вспомогательных материалов (в нашем случае - магнитореологическая жидкость) определяются аналогично

;     (7.3)

,     (7.4)

- стоимость вспомогательных материалов на единицу продукции.

- норма расхода вспомогательных материалов на единицу продукции.

- цена единицы массы материала (без НДС).

руб.

руб.

При приобретении сырья и материалов учтем входной НДС по каждому виду

,    (7.5)

.    (7.6)

руб.

руб.

Общие затраты, связанные с приобретением сырья и материалов:

    (7.7)

руб.

  1.  Расчет заработной платы производственных рабочих

Величину заработной платы производственных рабочих определяем укрупненно, на основании величины часовой тарифной ставки, которая сложилась в промышленности на момент выполнения расчетов. Основная заработная плата производственных рабочих рассчитывается по формуле:

,    (7.8)

где МТСср - средняя месячная тарифная ставка основных рабочих;

Чосн - численность рабочих, непосредственно занятых выполнением производственных операций, чел.;

P - количество месяцев, принимаемых для расчета, примем 12.

руб.

Дополнительная заработная плата учитывает выплаты, предусмотренные трудовым законодательством за неотработанное на производстве время; сюда входят выплаты за выполнение государственных обязанностей, оплата отпусков, доплата подросткам и т.п. Дополнительная заработная плата определяется в процентах от основной:

,     (7.9)

где ДД - процент дополнительной заработной платы по отношению к основной (ДД = 15…20%).

руб.

Основная и дополнительная заработная плата основных рабочих на год

.    (7.10)

Сз.п = 10800000 + 2160000 = 12960000 руб.

Выплаты стимулирующего характера (для премирования работников) определяются в процентах от основной и дополнительной заработной платы:

,    (7.11)

где kст - процент надбавок стимулирующего характера (kст=15…20%).

р.

Суммарный фонд заработной платы ФЗП основных рабочих на год

.   (7.12)

ФЗП = 10800000 + 2160000 +2160000 = 15120000 руб.

Заработная плата основных производственных рабочих на единицу продукции

.     (7.13)

руб.

Отчисления в бюджет и внебюджетные фонды от средств на оплату труда определяются по формуле:

,   (7.14)

где  - процент отчислений в ФСЗН (фонд социальной защиты населения);

- процент отчислений на обязательное страхование от несчастных случаев на производстве.

руб.

  1.  Износ инструмента и приспособлений целевого назначения 

Расходы на износ специального инструмента, определим по формуле:

,    (7.15)

где  р. - годовой расход специальных инструментов и приспособлений.

руб.

  1.  Расходы на амортизацию оборудования

Учтем также расходы на амортизацию станка. Примем стоимость равной 2250000000 руб. А срок полезного использования - 8 лет.

,    (7.16)

где  - норма расхода на амортизацию.

,    (7.17)

,

,    (7.18)

где Ц - изначальная цена станка (без НДС);

- коэффициент транспортно-заготовительных расходов;

- коэффициент учитывающий затраты на монтаж и установку станка;

руб.

руб.

За один год будет произведено 8160 единиц линз, таким образом, расходы на амортизацию отнесенные к единице продукции составят:

.    (7.19)

руб.

  1.  Общепроизводственные расходы

Общепроизводственные расходы зависят от заработной платы основных рабочих и определяются по формуле:

,    (7.20)

где  – коэффициент общепроизводственных расходов.

Принимая  равным 125%, получим:

руб.

  1.  Общехозяйственные расходы

Общехозяйственные расходы определяются аналогично общепроизводственным расходам:

,     (7.21)

где  - коэффициент общехозяйственных расходов, принимаем равным 180%.

руб.

  1.   Определим цену на полированную линзу

После определения полуфабрикатов, вспомогательных материалов, заработной платы основных рабочих, расходов на износ инструмента, расходов на амортизацию оборудования, общепроизводственных и общехозяйственных расходов, можно определить производственную себестоимость по формуле:

. (7.22)

руб.

Расходы на реализацию (упаковка, реклама и так далее):

,   (7.23)

где  - коэффициент, учитывающий расходы на реализацию.

руб.

Полная себестоимость:

.    (7.24)

руб.

Планируемая прибыль на единицу продукции:

,    (7.25)

где  – плановая рентабельность.

руб.

Цена без НДС:

,    (7.26)

руб.

,    (7.27)

где  – коэффициент НДС.

руб.

Цена с НДС:

,   (7.28)

руб.

  1.  Результаты расчетов

Составим смету планируемых затрат и цен на обработку одной оптической линзы:

Таблица . - Смета затрат и цен на обработку одной оптической линзы

Наименование статей и показателей

Значение

Покупные комплектующие изделия, руб.

276 000

Вспомогательные материалы, руб.

43 125

Заработная плата, руб.

15 000

Расходы на износ инструмента и приспособлений целевого назначения, руб.

2 480

Расходы на амортизацию оборудования, руб

320 871

Общепроизводственные расходы, руб.

18 750

Общехозяйственные расходы, руб.

25 950

Производственная себестоимость, руб.

702 175

Расходы на реализацию, руб.

1 038

Полная стоимость, руб.

703 213

Планируемая  прибыль на единицу продукции, руб.

175 803

Цена без НДС, руб.

879 017

Налог на добавленную стоимость, руб.

175 803

Цена с НДС, руб.

1 054 820


  1.  ОХРАНА ТРУДА

Моделирование процессов полирования оптических деталей на станках с ЧПУ производится при помощи автоматизированного рабочего места оператора ЭВМ.

  1.  Производственная санитария и техника безопасности при работе с ЭВМ

1.1. Вредные и опасные производственные факторы

При работе с компьютером оператор подвергается воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов, к которым можно отнести:

  1.  Физические опасные и вредные факторы
  •  электрический ток;
  •  электромагнитное, рентгеновское, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения;
  •  электростатическое поле;
  1.  Психофизиологические опасные и вредные факторы
  •  напряжение зрения, памяти, внимания;
  •  длительное статическое напряжение;
  •  большой объем информации, обрабатываемой в единицу времени;
  •  монотонность труда;
  •  нерациональная организация рабочего места;
  •  эмоциональные перегрузки.

  1.  Требования к помещениям для эксплуатации ПЭВМ

  1.  Освещенность

Помещения с эксплуатацией мониторов и ПЭВМ имеет естественное и искусственное освещение. Естественное освещение осуществляться через светопроемы ТКП 45-2-04-153-2009, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественного освещения (КЕО) не ниже 1.5% (естественное и искусственное освещение).

Схема расположения рабочих мест относительно светопроемов показана на рисунке 8.1.

Рисунок . - Схема расположения рабочих мест относительно светопроемов

Искусственное освещение осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, допускается применение комбинированного освещения.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа согласно ТКП 45-2-04-153-2009 составляет 300-500 лк (минимальный размер объекта различения - толщина штриха буквы - 0.3 мм, отсюда за разряд зрительной работы - работа высокой точности). Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

В качестве источников света при искусственном освещении согласно ТКП 45-2-04-153-2009 предусмотрены люминесцентные лампы. При устройстве отраженного освещения производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Общее освещение выполняется в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении мониторов и ПЭВМ. При периметральном расположении компьютеров линии светильников следует располагать ближе к переднему краю, обращенному к оператору.

  1.  Микроклимат

Большое влияние на микроклимат в помещениях предприятия оказывают источники теплоты - это ПЭВМ, приборы освещения, обслуживающий персонал, а также солнечная радиация.

В производственных помещениях, в которых работа на ВДТ и ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские и др.), согласно СанПиН 9-80 РБ98 обеспечиваются оптимальные параметры микроклимата (таблица 8.1).

Таблица . -  Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ВДТ и ПЭВМ

Период

года

Категория

работ

Температура воздуха С не более

Относительная влажность

воздуха, %

Скорость

движения

воздуха м/с

Холодный

Теплый

Легкая - 1а

Легкая - 1б

Легкая - 1а

Легкая - 1б

22 -24

21 - 23

23 - 25

22 – 24

40 - 60

40 - 60

40 - 60

40 - 60

0,1

0,1

0,1

0,2

Примечание: 1а - работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения (расход энергии составляет до 120 ккал/ч); 1б - работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч).

Для поддержания соответствующих микроклиматических параметров на предприятии используются системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях.

Для обеспечения установленных норм микроклиматических параметров и чистоты воздуха в машинных залах и других помещениях предприятия применяют вентиляцию. Минимальный расход воздуха определяется из расчета 50-60 м3/ч на одного работающего.

Система кондиционирования воздуха предназначена для поддержания постоянной температуры, влажности и очистки воздуха от загрязнения в машинных залах и других помещениях предприятия. При этом основной задачей установки кондиционирования воздуха является поддержание параметров воздушной среды в допустимых пределах, обеспечивающих надежную работу ЭВМ, длительное хранение носителей информации и комфортные условия для персонала.

Нормы подачи свежего воздуха указана в таблице 8.2.

Таблица . - Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Характеристика помещения

Объемный расход подаваемого в помещение свежего воздуха, м3 /на одного человека в час

Объем до 20м3 на человека

20…40м3 на человека

Более 40м3 на человека

Не менее 30

Не менее 20

Естественная вентиляция

  1.  Шум

Источниками шума на предприятиях являются сами вычислительные машины (встроенные в стойки ЭВМ вентиляторы, принтеры и т.д.), центральная система вентиляции и кондиционирования воздуха и другое оборудование.

При выполнении основной работы на ВДТ и ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не превышает 50 дБА (согласно СанПин 2.2.4/2.1.8.10-32-2002). В помещениях, где работают инженерно-технические работники, осуществляющие лабораторный, аналитический или измерительный контроль, уровень шума не превышает 60 дБА. На рабочих местах в помещениях, где размещены шумные агрегаты вычислительных машин (АЦПУ, принтеры и т.п.), уровень шума не превышает 75 дБА.

В таблице 8.3 указаны допустимые значения шума.

Таблица . - Нормирование значений шума

Вид трудовой деятельности – I категория

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах с частотами, Гц

Уровни звука, дБ(А)

31.5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, облицованы звукопоглощающими материалами.

  1.  Электромагнитное излучение

При работе на персональном компьютере наиболее тяжелая ситуация связана с полями излучений очень низких частот, которые способны вызывать биологические эффекты при воздействии на живые организмы. Обнаружено что поля с частотой порядка 60 Гц могут инициировать изменения в клетках животных (вплоть до нарушения синтеза ДНК). Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в таблице 8.4.

Согласно СанПиН 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 максимальный уровень неиспользуемого рентгеновского излучения на рабочем месте оператора компьютера обычно не превышает 10мкбэр/ч. Интенсивность инфракрасного (ИК) и видимого излучения от экрана видеомонитора не более 0,1 Вт/м2 в видимом (400-700 нм) диапазоне, 0,5 Вт/м2 в ближнем ИК (760 - 1050 нм) и 4 Вт/м2 в дальнем (свыше 1050 нм) ИК диапазоне. Интенсивность ультрафиолетового (УФ) излучения от экрана видеомонитора составляет согласно не более 0,0001 Вт/м2 в диапазоне 200 - 315 нм и 0,1 Вт/м2 в диапазоне 315 – 400 нм.

Таблица . - Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.9-36-2002)

Наименование параметра

Допустимые значения

Напряженность электрической составляющей электромагнитного поля на расстоянии 50см от оверхности видеомонитора

2,5 В/м

Напряженность магнитной составляющей электромагнитного поля на расстоянии 50см от верхности видеомонитора

0,3А/м

Напряженность электростатического поля не превышает для взрослых пользователей

15 кВ/м

Плотность магнитного потока не более:

диапазон частот 5 Гц – 2 кГц

диапазон частот 2 – 4 кГц

250 нТл

25 нТл

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99, ТСО-03), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.

Таблица . - Допустимые уровни электромагнитных полей

Диапазоны частот

0,3-300

кГц

0,3-3,0

МГц

3,0-30,0

МГц

30,0-300,0 МГц

0,3-300

ГГц

Допустимые уровни

25 В/м

15 В/м

10 В/м

3 В/м

10 м кВт/см2

Вследствие воздействия электронного пучка на слой люминофора поверхность экрана приобретает электростатический заряд. Сильное электростатическое поле небезобидно для человеческого организма. На расстоянии 50 см влияние электростатического поля уменьшается до безопасного для человека уровня. Применение специальных защитных фильтров позволяет свести его к нулю.

  1.  Статическое электричество

Кроме поражения электрическим током, при прикосновении к любому из элементов ЭВМ, могут возникнуть разрядные токи статического электричества.

Источниками электрического поля на рабочем месте оператора ЭВМ являются дисплей и периферийные устройства. Воздействие статического электричества на человека может проявляться в виде слабого длительно протекающего тока или в форме кратковременного разряда через его тело. Такой разряд вызывает у человека рефлекторное движение, что может привести к травмам или выходу из строя ЭВМ.

В соответствии с СанПиН 11-16-94 предельно допустимые уровни (ПДУ) напряженности электростатического поля (Епд) устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах и не должны превышать:

– при воздействии до 1 часа – 60 кВ/м;

– при воздействии свыше 1 часа до 9 часов расчетные значения Епд приведены в таблице 8.6:

Таблица . - Расчетные значения Епд в зависимости от времени воздействия

Время (час)

Епд (кВ/м)

Время (час)

Епд (кВ/м)

1,5

50,0

5,5

25,5

2,0

42,2

6,0

24,5

2,5

37,9

6,5

23,5

3,0

34,6

7,0

22,7

3,5

32,1

7,5

21,9

4,0

30,0

8,0

21,2

4,5

28,3

8,5

20,6

5,0

26,8

9,0

20,0

При напряженности электростатического поля менее 20 кВ/м время пребывания в электростатическом поле не регламентируется. В случае превышения Епд необходимо применять соответствующие меры защиты.

Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества пол выполняется из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума. Для предотвращения образования и защиты от статического электричества частей оборудования предусматриваются нейтрализаторы и увлажнители.

  1.  Электробезопасность

Основным опасным фактором при работе с ЭВМ и периферийными устройствами является возможность поражения электрическим током. Электробезопасность регламентируется ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. «Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов».

По электоробезопасности различают производственные помещения с повышенной опасностью, особоопасные и без повышенной опасности. Помещение, в котором располагается рабочее место оператора ЭВМ, относится к категории помещений без повышенной опасности, поскольку полы не являются токопроводящими, в воздухе отсутствуют токоповодящие частицы, температура не превышает 25º С, а влажность не превышает 70%.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляет для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением и заземленных частей вследствие чего может произойти замыкание, то есть прохождение тока через тело человека. Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие, вызывая местные и общие травмы. При длительном воздействии (20 сек и более) электрический удар способен привести к остановке дыхания и фибрилляции сердца, влекущие за собой смерть.

К основным мерам защиты от поражений током относятся:

  •  изоляция;
  •  недоступность токоведущих частей;
  •  защитное заземление (смотри рисунок 8.2);
  •  защитное зануление.

Рисунок . -  Принципиальная схема защитного заземления: ПП - пробивной предохранитель; R0 - заземление нулевой точки; R3 - заземляющее устройство; Rиз - сопротивление изоляции; Uпр - напряжение прикосновения; Iз - ток замыкания на землю; Iчел - ток, протекающий через человека;1 – корпус компьютера; – график распределения потенциалов на поверхности земли.

  1.  Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ

Рабочие места с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева. Схемы размещения рабочих мест должны учитывать расстояния между рабочими столами с видеомониторами, которое должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м. Рабочие места в залах электронно-вычислительных машин или в помещениях с источниками вредных производственных факторов должны размещаться в изолированных кабинах с организованным воздухообменом. ПЭВМ должен обеспечивать фронтальное наблюдение экрана с поворотом корпуса по горизонтали и вертикали в пределах 60 градусов, и фиксацией в заданном положении. Яркость знака должна быть от 35 до 120 кд/м2, внешняя освещенность экрана от 100 до 250 лк, угловой размер знака от 16 до 60 угл. мин. Необходимо также чтобы монитор имел возможность регулировки параметров изображения (яркость, контраст и т.д.). Рекомендуется, чтобы при работе с компьютером частота вертикальной развертки монитора была не ниже 75 Гц (при этом пользователь перестает замечать мерцание изображения, которое ведет к быстрому уставанию глаз). Дизайн ПЭВМ, клавиатуры и других блоков ПЭВМ должен пре-дусматривать окраску спокойных мягких тонов с диффузным рассеиванием света. Органы управления должны иметь регулировку яркости и контраста. Для защиты от электромагнитных и электростатических полей должны применяться приэкранные фильтры, специальные экраны и другие средства защиты. Площадь на 1 рабочее место с ПЭВМ должна быть не менее 6 м, объем - не менее 20 м3. Оконные проемы в помещениях должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Рабочие места при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания, следует изолировать друг от друга перегородками высотой 1,5 -2 м.

При конструировании оборудования и организации рабочего места следует обеспечить соответствие конструкции всех элементов рабочего места и их взаимного расположения эргономическим требованиям с учетом характера выполняемой пользователем деятельности, комплексности технических средств, форм организации труда и основного рабочего положения пользователя.

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы.

Рисунок . - Схема рабочего места

Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы, позволять изменять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой, с нескользящим, неэлектризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений. Спинке кресла необходимо иметь форму, соответсвующую форме здорового позвоночника, чтобы помогать сохранять это положение. Используя обычный стул без выпуклости под поясницу, рекомендуется применять небольшую мягкую подушку для этих целей. Угол между спинкой кресла и сидением должен составлять чуть более 90°.

Экран видеомонитора от глаз пользователя должен находиться на оптимальном расстоянии 600 - 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.

В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.

Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680 - 800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

Модульными размерами рабочей поверхности стола для ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1000, 1200 и 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой его высоте, равной 725 мм.

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Конструкция его должна обеспечивать: ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм; поверхность сиденья с закругленным передним краем; регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400 - 500 мм и углом наклона вперед до 15 и назад до 5 градусов; высоту опорной поверхности спинки 300 ± 20 мм, ширину- не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм; угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах 0 + 30 градусов; регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 - 400 мм; стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной -50-70 мм; регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 230 ± 30 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350 - 500 мм.

Рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 градусов. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.

При организации рабочих мест для работы на технологическом оборудовании, в состав которых входят ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ (станки с программным управлением, роботизированные технологические комплексы, гибкое автоматизированное производство, диспетчерские пульты управления и др.), следует предусматривать: пространство по глубине не менее 850 мм с учетом выступающих частей оборудования для нахождения человека-оператора; пространство для стоп глубиной и высотой не менее 150 мм и шириной не менее 530 мм; расположение устройств ввода-вывода информации, обеспечивающее оптимальную видимость экрана; легкую достигаемость органов ручного управления в зоне моторного поля: по высоте -900-1300 мм, по глубине - 400-500 мм; расположение экрана ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ в месте рабочей зоны, обеспечивающее удобство зрительного наблюдения в вертикальной плоскости под углом + 30 градусов от нормальной линии взгляда оператора, а также удобство использования ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ одновременно с выполнением основных производственных операций; возможность поворота экрана ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ вокруг горизонтальной и вертикальной осей.

Рисунок . - Схема посадки оператора ЭВМ

Неправильное положение рук при печати на клавиатуре может привести к хроническим растяжениям кисти. Важно не столько отодвинуть клавиатуру от края стола и опереть кисти о специальную площадку, сколько держать локти параллельно поверхности стола и под прямым углом к плечу. Поэтому клавиатура должна располагаться в 100-130 мм (в зависимости от длины локтя) от края стола. В этом случае нагрузка приходится не на кисть, в которой вены и сухожилия находятся близко к поверхности кожи, а на более "мясистую" часть локтя. Современные, эргономичные модели имеют оптимальную площадь для клавиатуры за счет расположения монитора в самой широкой части стола. Глубина стола должна позволяет полностью положить локти на стол, отодвинув клавиатуру к монитору.

Нормативное положение человека за ЭВМ

  •  Ступни опускаются до уровня пола или подножки
  •  Поясница слегка выгнута, опирается на спинку кресла.
  •  Руки  удобно располагаются по сторонам.
  •  Линия плеч должна располагаться прямо над линией бедер.
  •  Предплечья можно положить на мягкие подлокотники на такой высоте, чтобы запястья располагались чуть ниже, чем локти.
  •  Локти сгибаются и находятся примерно в 3 см от корпуса.
  •  Запястья принимают нейтральное положение (ни подняты, ни опущены).

Рисунок . - Рекомендуемое расположение оргтехники и приспособлений на рабочем месте оператора: а – при периодической работе на ПК; б – при постоянной работе на ПК (свыше 4 за рабочий день)

  1.  Пожарная безопасность

Общие требования пожарной безопасности устанавливает ГОСТ 12.1.004-85.

Основными причинами пожаром на рабочем месте являются: короткое замыкание электропроводки, несоблюдение правил пожарной безопасности, курение в неустановленных местах, неправильное устройство и эксплуатация отопительных систем, неисправность оборудования (СНБ 2.02.02-01 «Эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре»).

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения рассматриваемого в дипломном работе предприятия относятся к категории В2 (согласно НПБ 5 – 2005 «Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»). Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения пожарной нагрузки. Для категории помещений В2 удельная пожарная нагрузка на участке составляет 1401 – 2200 МДж·м2.

По функциональной пожарной опасности рассматриваемое в дипломном работе предприятие относится к классу Ф 5 – административные и бытовые здания предприятий (СНБ 2.02.01-98).

Таблица . - Степень огнестойкости здания

Степень огнестойкости здания

II

Предел огнестойкости и класс пожарной опасности строительных конструкций

Несущие элементы здания

R 120-K0

Самонесущие стены

RE 75-K0

Наружные несущие стены

E 30-K0

Перекрытия междуэтажные

REI 60-K0

Элементы бесчердачных покрытий

Настилы

RE 30-K0

Фермы, балки, погоны

R 30-K0

Лестничные клетки

Внутренние сеты

REI 120-K0

Площадки лестниц

R 60-K0

Степень огнестойкости здания характеризуется пределами огнестойкости и классами пожарной опасности строительных конструкций. Согласно СНБ 2.02.01-98 (таблица 8.7) степень огнестойкости здания рассматриваемого предприятия - R 60-K0.

Пожарная безопасность обеспечивается системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.

Системы пожарной безопасности выполняют следующие функции:

  •  исключение возникновения пожара;
  •  обеспечение пожарной безопасности людей;
  •  обеспечение пожарной безопасности материальных ценностей.

Противопожарная защита достигается применением сочетания следующих способов:

  •  применение средств пожаротушения;
  •  применение автоматических установок пожаротушения и сигнализации;
  •  применение средств коллективной и индивидуальной защиты от опасных факторов пожара;
  •  организация эвакуации людей;
  •  применение устройств, обеспечивающих ограничение действия пожара.

Организационно-технические мероприятия включают:

  •  организация ведомственных служб пожарной безопасности;
  •  организация обучения работников правилам пожарной безопасности на производстве;
  •  разработка и реализация норм и правил пожарной безопасности, инструкций о порядке обращения с пожароопасными элементами.

Применение воды в машинных залах ЭВМ, хранилищах носителей информации, помещениях, в которых находятся биотехнические и медицинские аппараты и системы, ввиду опасности повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях. При этом устройства ЭВМ защищаются от попадания воды накрытием их брезентом или полотном.

На крыше устанавливается система защиты от молнии. В помещениях установлены комбинированные тепловые и дымовые извещатели типа КИ-1. Температура срабатывания этих извещателей 50-80ºС. Расчетная площадь обслуживания 100 м2.

На случай возникновения пожара предусматривается возможность эвакуации людей. Эвакуация людей при пожаре осуществляется через эваковыходы по путям эвакуации. Эваковыходами на первом этаже является выход в коридор и наружу. Пути эвакуации не пересекаются (СНБ 2.02.02.02-01 Эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре).

На каждом этаже находится не менее двух эваковыходов, и у них нет запоров закрываемых изнутри.

Ширина дверей и количество эваковыходов определяется максимальным количеством людей находящемся в здании 0,8м минимум + 0,6м на каждые 100 человек. Расстояние между двумя эваковыходами определяется по формуле , где П - периметр здания. Эвакуационное освещение больше 0,5 люкс на уровне пола.

Перемещение высот на путях эвакуации оформлены в виде ступенек не менее трех, или пандуса с уклоном 1/6, и высота не более 2м, ширина не менее 1м.

Помещения с электрооборудованием оснащены огнетушителями типа ОУ-2 и  ОУ-5.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был смоделирован процесс полирования плоской оптической поверхности и разработано программное средство, рассчитывающее процесс полирования с учетом топографии поверхности. Программное средство позволяет работать как с плоскими, так и со сферическими поверхностями. При работе со сферическими поверхностями можно выбрать либо вогнутую, либо выпуклую поверхность. В программе есть возможность выбора способа обработки оптической поверхности:

  •  формообразование (шлифовка) – использует топографию поверхности, полученную на интерферометре;
  •  полировка – обрабатывает поверхность детали без учета топографии поверхности.

Разработанное программное обеспечение имеет понятный и удобный для пользователя интерфейс и было разработано на языке программирования С# в среде разработки Visual Studio 2008.

Полученная при выполнении дипломной работы программное средство было протестировано на пятикоординатном станке магнитореологического полирования оптических деталей DDM-5D-500-300-300-180-360-A. С использованием данных полученных при моделировании (размер пятна контакта, распределение уноса по пятну контакта), качество поверхности было улучшено в четыре раза за один проход в течении 110 секунд. Показания интерферометра до обработки оптической поверхности и после описаны в пункте 6.3.

Время обработки, с использованием данной программы многократно меньше времени затрачиваемого на обработку в обычном режиме. Так же моделируя процесс полирования можно сэкономить на приобретение тестовых деталей. Экономический расчет показывает, что поскольку для работы со станком нужен единственный оператор, то снижение времени обработки позволила серьезно сэкономить по всем калькуляционным статьям.


СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Техническое задание на выполнение работ «проектирование и изготовление опытного образца пятикоординатного станка магнитореологического полирования оптических деталей», 2005г.
    1.  Самохвалов И. В. «Проблемы оптического контроля: Глава 2. Анализ интерферограмм», Москва, 1990г.
    2.  Сосонкин В.Л. «Методика программирования станков с ЧПУ»,    Санкт-Петербург,  2003г.
    3.  Горячева И. Г. «Механика фрикционного взаимодействия»,    Москва, 2001г.
    4.  Ворович И. И., Александрова В.М. «Механика контактных взаимодействий», Москва, 2001г.
    5.  Джонсон К. «Механика контактного взаимодействия», Москва 1989г.
    6.  Крагельский И. В. «Трение и износ», Москва 1968г.
    7.  С.Макконел «Совершенный код. Практическое руководство по разработке программного обеспечения», Москва, 2005г.
    8.  Портянкин И. «Эффективные пользовательские интерфейсы», Москва, 2005г.
    9.  Шилд Г. «Полный справочник по С#», Минск, 2003г.
    10.  Агуров Н. В. «C#. Разработка компонентов в MS Visual Studio 2005/2008», Санкт-Петербург, 2008г.
    11.  Jones A., Freeman A. «Visual C# 2010 Recipes: A Problem-Solution Approach», 2010.
    12.  http://msdn.microsoft.com/ru-ru/ms348103
    13.  http://ru.wikipedia.org/wiki/G-code
    14.  http://www.artelplasma.com/pages/ru/Programmy/Upravlyayushhie-G-kody.html


Приложение А

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Теоретическая механика"

С П Р А В К А

ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ПАТЕНТНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

«МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ
ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ»

Выполнил: Солошенко Д.С.

Руководитель темы: Чигарев А.В.

Минск 2011


1. ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица А1  Патентные исследования

Основные технические данные для поиска

Страны

Класс МКИ

или  УДК

Что и за какой

Период просмотрено

Магнитореологическая полировка устройство и метод

Россия

МПК6

В24 В1/00

МПК6

В24 В49/00

с патента №65406

от 12.10.1995г.

по патент №68409

от 27.06.2008г.

США

--”--

БД "Патентного Агентства США" (“United States Patents”) за 1992-2007 гг.

Германия

--”--

с патента №234776

от 17.12.1992г.

по патент №322134

от 24.01.2007г.

Япония

--””--

Реферативная патентная БД "PAJ" (Patent Office, Japanese Government) за 1995-2005 гг.

Великобритания

--”--

с патента №3-845081

от 05.02.1993г.

по патент №5-16757

от 01.10.2007г.

Франция

--”--

с патента №3280065

от 01.03.1999г.

по патент №3895132

от 11.07.2007г.

ЕПО

--”--

БД "Европейской Патентной Организации" (ЕПО,European Patent Office”) за 1993-2008 гг.

Таблица А2. Патентные исследования. Анализ

№№, названия выявленных аналогов

Анализ технических решений, темы.

Выводы и рекомендации

1

2

РФ Патент № 68409 U1

от 27.11.2007

Устройство для полирования поверхностей изделий

Устройство содержит рабочий инструмент в виде вращающегося колеса, внутри которого находится магнитная система, подающий насос, связанный с форсункой подачи магнитореологической жидкости к рабочему инструменту и съемник магнитореологической жидкости.

США Патент № 6955589 B2

от 18.10.2005

Система доставки магнитореологической жидкости

Система доставки магнитореологической жидкости включает сосуд для смешивания. Жидкость поступает в сосуд через множество касательных портов, смешивая жидкости в сосуде  создает однородность. Жидкость может быть восстановлена в сосуде путём дозированного добавления жидкости-носителя. Жидкость прокачивается через магнитно-индукционный расходомер и магнитный клапан контроля потока с электромагнитными обмотками где магнитореологическая жидкостью магнитно застывает ограниченным потоком.

США Патент № 6503414 B1

от 7.01.2003

Магнитореологическая полировка устройство и метод

Метод полировки объекта включает в себя шаги по созданию полировочной зоны в магниторологические жидкости; определения характеристик контакта между объектом и полировочной зоной необходимыми для полировки объекта; контроль консистенции в полировочной зоне; приводя объект в контакт с полировочной зоной жидкостей. В одном из вариантов устройство включает в себя магниторологическую жидкость, средства для стимулирования магнитного поля, и средства для перемещения объекта

РБ патент № 3622

от 15.03.2007

Устройство для полирования поверхностей изделий

Устройство содержит рабочий инструмент в виде вращающегося колеса, внутри которого находится магнитная система, подающий насос, связанный с форсункой подачи магнитореологической жидкости к рабочему инструменту и съемник магнитореологической жидкости, устройство дополнительно снабжено системой термостатирования и гасителем пульсаций в виде герметичной емкости с каналами.

США Патент № 6746310

от 8.01.2004

Однородные тонкие пленки вызванные магнитореологической окончательной обработкой

Усовершенствованный метод для получения тонких слоев с равномерной толщиной, слой может быть предварительно нанесен на волнистую поверхность основы элемента. Толщина рабочего слоя материала образуется больше, чем конечная толщина шероховатости. Определение толщины рабочего слоя производится лазерной интерферометрией, или рентгеновской дифракцией, или другими известными средствами.

США Патент № 6506102 В2

от 14.01.2003

Система магнитореологической окончательной обработки

Улучшенная система для магнитореологической обработки основы, содержащий вертикально ориентированный чашеобразный носитель колесо с горизонтальной осью. Для носителя колеса предпочтительно выбрать поперечное сечение. Колесо включает в себя радиальные круглые пластинки связанные со средствами привода и несущей сферической поверхностью, которая проходит сбоку от пластины.


2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

  1.  http://ep.espacenet.com – патентная БД Европейской патентной организации (EPO – espacenet).
  2.  http://sibpatent.ru  патентный раздел РФ.
  3.  http://www.uspto.gov – патентная БД Департамента коммерции правительства США (агенство по патентам и товарным знакам)
  4.  http://ep.espacenet.com  патентная БД Европейской патентной организации (EPO-espacenet).

Поиск проводился по фондам РНТБ, Internet

Достоверность сведений удостоверяю

                Руководитель                           Чигарев А.В.

                                        «____»_____________2011г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35851. Конституційне право України 193.5 KB
  До таких актів належать: Конституція України основне джерело права; конституційні закони закони що вносять зміни й доповнення до Конституції або скасовують її окремі норми; органічні закони закони прийняття яких передбачено в Конституції; поточні закони що містять конституційноправові принципи й норми; інші акти Верховної Ради України та акти Всеукраїнського референдуму; певні нормативні акти Президента України; деякі нормативні постанови Кабінету Міністрів України; рішення та висновки Конституційного Суду...
35854. Ранг матрицы. Теорема о базисном миноре 169.21 KB
  Ранг матрицы Пусть прямоугольная матрица размера : . Назовем арифметическими мерными векторами упорядоченные наборы чисел строки матрицы и обозначим их через . Элементы стоящие на пересечении выбранных строк и столбцов образуют определитель порядка который называется минором порядка матрицы .
35858. Понятие системы. Виды систем 423.67 KB
  Понятие системы. Виды систем: конкретные – реальные системы объекты явления процессы и абстрактные – системы являющиеся определенными отображениями моделями реальных объектов. Конкретные системы делятся на естественные природные и искусственные созданные человеком. Искусственные системы имеют определенные цели функционирования назначения и управление.