ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
стандарт
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ Р
54787-
2011
|
ОБРАБОТКА НАНОРАЗМЕРНАЯ
ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Технологические требования
|
Москва
Стандартинформ
2012
|
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в
Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а
правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р
1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом
«Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков»
(ОАО «ЭНИМС»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 70
«Станки»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. №
1026-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту
публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные
стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно
издаваемых указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены)
или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано
в ежемесячно издаваемом указателе «Национальные стандарты». Соответствующая
информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе
общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Содержание
1 Область
применения. 2
2 Нормативные ссылки. 2
3 Термины и определения. 3
4 Общие положения по
технологическому обеспечению наноразмерной обработки. 3
4.1 Основные виды наноразмерной
обработки. 3
4.2 Организация работ и требования
к производственным условиям при наноразмерной обработке. 4
5 Технологическое обеспечение
наноразмерной обработки. 4
5.1 Требования к заготовкам.. 4
5.2 Требования к технологическому
оборудованию.. 4
5.3 Требования к режущему
инструменту. 5
5.4 Требования к средствам
измерений и метрологическому обеспечению.. 5
5.5 Промышленная экология и техника
безопасности. 5
|
Введение
Коренные изменения, происходящие в настоящее время в
отраслях высоких технологий - микромеханике, электронике, медицине,
видеотехнике, освоении космоса и пр., требуют деталей с нетрадиционными особо
высокими физико-техническими и технологическими характеристиками, которые могут
быть получены при их обработке только на уровне, близком к атомному или
молекулярному.
Получение деталей с принципиально новыми свойствами
обеспечивают нанотехнологии, формирующие требуемые специфические свойства
поверхностного слоя в результате прецизионной обработки материалов на
наноуровне за счет механического, электрического, плазменного, химического,
магнитного и пр. воздействия или их комбинации.
В настоящем стандарте изложены требования к реализации
токарной обработки лезвийным инструментом с нанометрической точностью, при
которой обеспечивается возможность изготовления поверхностей сложных форм,
точно реализующих заданные требования нанообработки прецизионных деталей, - без
нарушения структуры поверхности, что невозможно достичь другими методами, в
частности, шлифованием, когда на обрабатываемой поверхности появляются риски,
трещины, сколы и т. п. местные дефекты, что требует дополнительных ручных операций
по доводке дефектной поверхности, но при этом нарушается геометрическая форма.
ГОСТ Р 54787-2011
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОБРАБОТКА НАНОРАЗМЕРНАЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Технологические требования
Nanodimensional processing of
precision details. Production requirements
Дата
введения - 2012-07-01
1
Область применения
Наноразмерная обработка позволяет изготовлять детали,
точность размеров, формы и расположения поверхности которых определяются
диапазоном от 10-9 до 10-7м (от 1 до 100 нм).
Настоящий стандарт устанавливает технологические требования
к обеспечению токарной нано-размерной обработки прецизионных деталей в части
требований к производственным условиям, технологическому оборудованию (ТО),
заготовкам, инструменту, средствам измерений, технике безопасности, охране
окружающей среды и здоровью обслуживающего персонала, что способствует созданию
и выводу на международный рынок отечественной конкурентоспособной
нанопродукции.
2
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на
следующие стандарты:
ГОСТ
Р 51317.6.2-2007 (МЭК 61000-6-2:2007) Совместимость технических средств
электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств,
применяемых в промышленных зонах. Требования и методы испытаний
ГОСТ
Р 51317.6.4-2009 (МЭК 61000-6-4:2006) Совместимость технических средств
электромагнитная. Электромагнитные помехи от технических средств, применяемых в
промышленных зонах. Нормы и методы испытаний
ГОСТ
8.050-73 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные
условия выполнения линейных и угловых измерений
ГОСТ
12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования
безопасности
ГОСТ
12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие
санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ
12.1.012-2004 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность.
Общие требования
ГОСТ
12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность.
Защитное заземление, зануление
ГОСТ
12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование
производственное. Общие требования безопасности
ГОСТ
ИСО 14644-1-2002 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды.
Часть 1. Классификация чистоты воздуха
Примечание - При пользовании настоящим
стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в
информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по
ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты»,
который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по
соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным
в текущем году.
Если ссылочный стандарт заменен
(изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться
заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены,
то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не
затрагивающей эту ссылку.
3
Термины и определения
3.1 лезвийная
наноразмерная обработка: Метод токарной обработки монокристаллическим
инструментом (алмазным и пр.) поверхностей различных форм с точностью в
нанодиапазоне.
3.2 взвешенная
частица: Твердый или жидкий объект, который определяет чистоту воздуха и
характеризуется совокупным распределением, основанным на пороговом размере
(нижнем пределе) в диапазоне 0,1 - 5 мкм.
4
Общие положения по технологическому обеспечению наноразмерной обработки
4.1
Основные виды наноразмерной обработки
Наноразмерная обработка осуществляется следующими видами
обработки (и их подвидами):
- механическими (дифференцированное пластическое
деформирование и пр.);
- электрическими (электроэрозия, анодное растворение
микронеровностей и пр.);
- магнитными (магнито-электрореологические,
магнитоимпульсное взаимодействие микрочастиц и пр.);
- плазменными и электронно-лучевыми (напыление покрытий,
осаждение наночастиц, упрочнение наночастицами и пр.);
- комбинациями обработки указанных видов.
4.2
Организация работ и требования к производственным условиям при наноразмерной
обработке
4.2.1 Изделия
должны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных в НД (T3, ТУ и пр.).
4.2.2
Обеспечение стабилизации основных параметров рабочего помещения
4.2.2.1
Температурный режим в помещении должен быть 20 °С с колебаниями в зоне
обработки не более ±0,5 °С в течение рабочего дня в соответствии с ГОСТ
8.050. Действие местного нагрева, в том числе действие прямых солнечных
лучей, не допускается.
4.2.2.2
Колебания температуры воздуха, подаваемого в пневмосистему ТО, не должны быть
более ±1 °С.
4.2.2.3
Относительная влажность воздуха - 58 % в соответствии с ГОСТ
8.050. Колебания относительной влажности воздуха - ±3 %.
4.2.2.4
Атмосферное давление - 101,3 кПа. Давление окружающего воздуха в рабочем
помещении должно быть не меньше атмосферного. Не допускается превышение
атмосферного давления более чем на 3 кПа.
4.2.2.5
Максимально допустимая концентрация частиц, взвешенных в 1 м3
воздуха в рабочем пространстве (чистом помещении, чистой зоне) по классу
точности 4 - 6, - в соответствии с ГОСТ
ИСО 14644-1.
4.2.2.6 Частота
возмущающих гармонических вибраций (f), действующих на
объект нанообработ-ки и средства измерений, не должна превышать 30 Гц, при
этом:
- при f £ 1 Гц амплитуда возмущающих вибраций А £ 0,01 мм.
- при 1 < f £ 30 Гц амплитуда возмущающих вибраций
А - по ГОСТ
8.050.
4.2.2.7
Напряженность магнитного поля не должна превышать 80 А/м, напряженность
электростатического поля - 5 В/м. Пределы допускаемой амплитуды колебаний
магнитного поля в процессе измерений при наличии в средствах измерений
неэкранированных электромагнитных преобразователей - 10 А/м по ГОСТ
8.050.
4.2.2.8
Требования по обеспечению электромагнитной совместимости в части устойчивости к
электромагнитным помехам к электротехническим, электронным и радиоэлектронным
изделиям и аппаратуре - согласно ГОСТ
Р 51317.6.2 и ГОСТ
Р 51317.6.4.
4.2.2.9 При
установке ТО используется шина, соединенная с низкоомным контуром заземления.
Сопротивление контура должно быть не более 4 Ом. ТО должно подключаться к
трехфазной четырехпроводной сети переменного тока напряжением 380 ± (10 % - 15
%) В и частотой (50 ± 1) Гц. Выполнение заземляющих устройств должно
соответствовать требованиям ГОСТ
12.1.030.
5
Технологическое обеспечение наноразмерной обработки
5.1
Требования к заготовкам
Основные параметры и размеры заготовок при наноразмерной
обработке должны соответствовать требованиям нормативных документов для особо
точных деталей.
5.2
Требования к технологическому оборудованию
5.2.1 Для
обеспечения точности реализации линейных размеров в пределах ±50 нм, точности
определения формы поверхности в пределах ±25 нм, точности определения
шероховатости поверхности в пределах Ra = 0,5 -
1 нм кинематическая разрешающая способность систем перемещения (прямых
приводов) и точность позиционирования должна быть в пределах от 5 до 10 нм,
повторяемость - не более 20 нм.
5.2.2 Компоновка
ТО (станка, стенда и пр.), точность самих узлов ТО (основания, станины,
шпинделя, суппорта) и их перемещений (вращения) должны обеспечивать заданную
точность движений формообразования и исключать деформации взаимного
расположения узлов ТО в горизонтальной и вертикальной плоскостях от колебаний
температуры.
5.2.3 Плавность
а перемещения рабочих органов (суппортов, шпинделя и пр.) по всем координатам (X, Y, Z,
А, В, С) должна соответствовать - а £ 0,001 g.
5.2.4 ТО должно
иметь специальный изолированный фундамент на виброизолирующих опорах, имеющих
собственную частоту колебаний fc < f0 Гц.
5.2.5 ТО
предусматривает балансировку предметного стола с деталью, приспособления,
элементов крепления и инструмента.
5.2.6 Рабочая
позиция ТО предусматривает расположение устройств контроля формы, положения
резца и правки режущего инструмента.
5.2.7 В ТО
используются прецизионные подшипники с осевым и радиальным биением в пределах
нанометрического диапазона.
5.3
Требования к режущему инструменту
5.3.1 Отсутствие
на режущей части наружных и внутренних трещин, заусенцев, прижогов, сколов,
выкрошенных мест, физических и химических загрязнений (капель).
5.3.2 Передний
угол инструмента должен иметь отрицательные значения в зависимости от
обрабатываемого материала.
5.3.3 Радиус
кривизны вершины лезвия в плане должен быть в пределах от 20 до 80 нм, а в
секущей плоскости - в пределах от 5 до 10 нм.
5.3.4
Дискретность перемещения и точность позиционирования инструмента - не более 5
нм для его работы в зоне до 100 нм.
5.3.5 Стойкость
инструмента должна обеспечивать обработку заданной партии заготовок (деталей).
5.4
Требования к средствам измерений и метрологическому обеспечению
5.4.1
Стабильность и высокая точность операций контроля как в части линейных
перемещений, так и в части контроля формы поверхностей должны быть обеспечены:
- с помощью оптических средств - лазерных интерферометров;
- с помощью емкостных датчиков;
- наличием в составе средств измерений:
- сканирующего микроскопа для формирования изображения
объекта;
- микроскопа для наблюдения зоны обработки;
- специализированных средств измерений с соответствующей
разрешающей способностью для измерений температуры, давления и относительной
влажности воздуха, а также концентрации взвешенных частиц в 1 м3
воздуха.
5.5
Промышленная экология и техника безопасности
5.5.1
Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающего
персонала при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации как в
случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов
при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией
в соответствии с ГОСТ
12.2.003.
5.5.2 Содержание
вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых
концентраций (ПДК) при проектировании производственных зданий, технологических
процессов, оборудования, вентиляции и при контроле качества производственной
среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих по ГОСТ
12.1.005.
Примечание - С учетом
возможности появления в воздухе рабочей зоны наноразмерных частиц необходимо
предусмотреть дополнительные меры по его очистке.
5.5.3
Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей ТО,
осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах
не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности тела и более,
70 Вт/м2 - при облучении от 25 % до 50 % поверхности тела и 100 Вт/м2
- при облучении не более 25 % поверхности тела по ГОСТ
12.1.005.
5.5.4
Максимальное полное среднеквадратичное значение корректированного
виброускорения не должно превышать 0,5 м/с2 - для локальной и 0,1
м/с2 - для общей вибрации по ГОСТ
12.1.012.
5.5.5 Уровень
постоянного шума в рабочем пространстве не должен превышать 45 дБ. Максимальный
уровень звука непостоянного шума на рабочих местах - 60 дБ · А, измеряемый на
временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ
12.1.003.
Ключевые
слова: наноразмерная обработка, технологическое обеспечение, точность
позиционирования