Микромеханическая обработка создаёт миниатюрные портреты королевы с невиданной точностью

Инженеры AMRC Джо Тхикетт и Эмма Паркин демонстрируют микромеханически обработанные портреты королевы. (Фото: Starrag.)

Когда двое инженеров из Университета Шеффилда (Англия) захотели продемонстрировать возможности микромеханической обработки на токарно-фрезерном центре Starrag Bumotec, они выбрали уникальный проект, который впечатлил бы не только операторов станков высокой точности, но и любого, кто ценит искусство.

Инженеры Эмма Паркин и Джо Тхикетт из Центра передовых производственных исследований (AMRC) университета использовали центр обработки Bumotec для воспроизведения серии крошечных портретов королевы Елизаветы II, до ширины 1,4 мм, на латуни. Сложные детали головы королевы можно увидеть только через мощный микроскоп.

«Мы выбрали портрет королевы, потому что хотели сделать что-то подобное монете, так как это понятно всем», — говорит Паркин. «Люди обычно знают размер монеты, поэтому возможность уменьшить её в размерах, сохранив при этом лицо королевы, создаёт эффект "вау"».

Миниатюрное произведение искусства было создано для демонстрации промышленных знаний группы механической обработки AMRC в области микромеханики, чтобы помочь британским компаниям выиграть заказы. «Мы хотели показать нашим партнёрам и отрасли, чего можно достичь: мы можем работать с точностью 0,001 мм на деталях размером всего 1,5 мм и сохранять детализацию».

Четыре высокодетализированных изображения головы королевы — с диаметрами 11,2 мм, 7 мм, 2,8 мм и 1,4 мм — были изготовлены на станке Bumotec s191 на одном круговом бланке из латуни диаметром 25 мм.

Токарно-фрезерный центр Bumotec s191H — один из восьми станков Starrag в AMRC. Инженеры использовали его для изготовления четырёх голов королевы с диаметрами 11,2 мм, 7 мм, 2,8 мм и 1,4 мм на одном круговом бланке из латуни диаметром 25 мм.

Для достижения базовой формы дизайна применялись микрофрезы Sandvik, затем перешли к крошечным шароносевым резакам. Самый маленький имел диаметр всего 0,2 мм для детального контурирования.

Центр обработки Bumotec с пропуском прутка 65 мм, прутозагрузчиком и высоконапорным охлаждением (3 л.с.) обеспечивает высокую точность (до ±2,5 микрон) в осях X, Y и Z, диапазоны которых составляют 410 мм, 200 мм и 400 мм соответственно, благодаря линейным приводам и высокой термической стабильности.

Чтобы получить изображение лица королевы, инженеры AMRC отсканировали настоящую монету с помощью 3D-микроскопа, который обычно используется для определения шероховатости поверхности. Была сделана серия снимков, которые были наложены для создания 3D-изображения.

Главный шпиндель станка дополняется контршпинделем, который может вращаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях для многооперационных процессов. Опции магазина инструментов достигают до 90 ячеек на станке с быстрыми перемещениями 50 м/мин и скоростью шпинделя 30 000 (или 40 000) об/мин, что также способствует быстрым циклам.

Дополняя возможности станка, Паркин опиралась на экспертизу внутри AMRC для создания микромеханических портретов.

«Чтобы получить изображение лица королевы, мы отсканировали настоящую монету с помощью 3D-микроскопа, который обычно зарезервирован для обнаружения шероховатости поверхности. Была сделана серия снимков, которые были наложены для создания 3D-изображения. Затем это изображение было преобразовано в формат STL, который был загружен в Siemens NX 12 CAD для генерации управляющей программы обработки».

Она добавляет: «Мы начали резание на глубине 4 мм для удаления основного материала, затем уменьшали размер, и когда перешли к чистовым операциям, делали микронные "шаги перехода"».

Паркин надеется, что проект реплики монеты приведёт к дальнейшим НИОКР и коммерческим проектам в области микромеханики для AMRC, которая является частью Catapult высоковариативного производства. Catapult предоставляет доступ к объектам НИОКР и экспертизе, которые иначе были бы недоступны для многих бизнесов в Великобритании.

Starrag USA | 859-534-5201 | starrag.com/en-us