20010423 Ультразвуковой станок с 5 степенями свободы и микрометрической подачей (н.п)
Особенностью конструкции этого станка является то, что все регулировки и подачи в нем поворотные. Они реальизованы в виде резьбовых соединений с продольными разрезами. Независимость регулировок связана с прямыми углами между участками с резьбой.
Станок состоит из ультразвукового резонатора, заканчивающегося инструментом (иглой), и многочленной трубы, на конце которой закреплен микрометр с обрабатываемой деталью (сферическим резонатором).
Ультразвуковой резонатор со схемой управления - стандартные.
Ультразвуковой резонатор установлен в участке трубы (1 дюйм) с отводом 1/2 дюйма. К этому отводу привинчена крестовина (1/2 дюйма). Противоположный участок крестовины соединяется с вертикальным уголком станины, в качестве которой используется металлический стеллаж.
Нижний отвод крестовины соединен с верхним отводом второй крестовины, прикрепленной к тому же вертикальному уголку стеллажа. Эта часть конструкции образует верхнюю неподвижную часть ультразвукового станка.
К нижнему отводу нижней крестовины подсоединен участок трубы (1/2 дюйма), длина которого согласована с длиной ульразвукового резонатора.
К нижнему концу этого участка трубы подсоединен уголок (поворот трубы под прямым углом 1/2 дюйма). Он разрезан вдоль резьбы с внутренней стороны, а также просверлен перпендикулярно разрезу в участках с резьбой. Это позволяет фиксировать угловое положение уголка-хомута винтами-фиксаторами.
К первому уголку с внутренней резьбой присоединен второй уголок с внешней резьбой (1/2 дюйма). Его поворот фиксируется вторым винтом-фиксатором. Таким образом мы получили две независимые степени регулировки (смещение вертикальной оси и наклон вертикальной оси).
Ко второму уголку присоединен третий уголок с внутренней резьбой, разрезанный вдоль так же, как и первый.
Он добавляет еще 2 степени свободы регулировки (смещение вертикальной оси и наклон вертикальной оси). Эти регулировки ортогональны соответствующим регулировкам, полученным с помощью первого уголка.
К третьему уголку присоединен участок трубы (1/2 дюйма), вдоль которого перемещается хомут с закрепленным в нем микрометром.
Перемещение хомута вдоль трубы - это 5-ая степень свободы регулировки. В этом же направлении осуществляется микрометрическая подача при помощи микрометра.
После сборки станка из описанных выше водопроводных соединителей производится его настройка. Для этого используется подвес и измерительный микроскоп.
Отдельную проблему представляет точное закрепление сферического кристалла на оси вращения микрометрического винта.
Эта проблема решается следующим образом. На конец микрометрического винта, который обычно служит для измерения диаметра объекта, надевается насадка. В качестве насадки используется насадка от микрометра, снятая с противоположного конца микрометрического винта. Этот же конец винта с отверстием под винт растачивается иглой ультразвукового станка под диаметр, в который почти входит сферический резонатор.
Так как растачивание отверстия в микрометрическом станке производится в процессе подачи винта путем его ввинчивания по микрометрической резьбе, то соосность кромки отверстия и оси микрометрического винта получается с точностью до единиц микрон. Максимальная точность получается, если микрометр снабжен убирающими люфт насадками с обоих концов резьбы.
После растачивания отверстия в микрометрическом винте в него вкладывается сферический резонатор из сапфира, прижимается крышкой с отверстием под винт, которое тоже может быть расточено (если оно значительно меньше отверстия в микрометрическом винте, то растачивать его не требуется).
После этого при помощи измерительного микроскопа производится точная регулировка станка. Игла подводится к помеченной маркером оптической оси сферического резонатора.
Сверление сапфировых сферических резонаторов таким способом позволяет получать соосность отверстий до единиц микрон, при диаметре резонатора 3 ... 20 мм, и диаметре отверстий 0.5 ... 1 мм.
В целях снижения себестоимости отверстия в резонаторах большого диаметра могут быть несквозными.
Это описание является почти полным. Оно не включает лишь некоторые технологические нюансы, которые представляют собой Ноу-Хау. С этими нюансами Вы можете ознакомиться, приехав в лабораторию Наномир.
Усовершенствованный вариант станка может работать как с применением ультразвука, так и с применением алмазных сверл
Расточка микрометрического винта с образованием посадочной поверхности