НАЦИОНАЛЬНЫЙ стандарт РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р 54787- 2011

ОБРАБОТКА НАНОРАЗМЕРНАЯ
ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Технологические требования

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

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

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 f_c < 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.