A maráson és a köszörülésen túl

Amikor a mérnökök a robotizált űrkutatás technikai problémájával szembesülnek, akkor a legtöbbször felmerülő kérdés az űrszonda biztonságos eljuttatása egy precízen meghatározott helyre egy adott égitest körül, vagy annak a felszínén. A mérnökök képessége, hogy ezt meg is tudják valósítani pedig máig egy csoda.

A kihívások azonban ezzel még közel sem érnek véget. A robotizált űrszondának kutatómunkát kell végeznie, ami azt jelenti, hogy sokszor nagyon pontos méréseket kell végrehajtania. Sugárzások mérésénél nem ritka a hullámhossz nagyságrendű felbontási követelmény. A szonda eszközeinek tehát elég érzékenynek kell lennie ezekhez a mérésekhez, miközben elég roboszusnak is, hogy kibírja a zord üzemelési környezet hatásait. A NASA számára a Jet Propulsion Laboratory részeként üzemelő Space Instruments Shop készíti el ezeket a szenzorokat.

A műhely egyik alapvető szakterülete a mikromegmunkálások. Precíz megmunkáló központjaikkal olyan kis szenzor alkatrészeket tudnak marni és fúrni, melyeken az alaksajátosságok épphogy csak láthatók az avatatlan szemek számára. A feladatok elvégzéséhez két, mikroszkóppal felszerelt Bostomatic CNC megmunkáló központot és egy a DAC International által egyedileg gyártott CNC marógépet használnak. Az utóbbi szerszámgép főorsója 110 000 ford/perc maximális sebességre képes,
míg pozícionálási pontossága 0,254 mm.

Peter Bruneau ennek a műhelynek az egyik megmunkálás specialistája. Úgy véli, hogy a másik, egyre nagyobb fontossággal rendelkező szakterületük az egzotikus anyagok megmunkálása. Azért is gondolja, hogy ez egyre nagyobb jelentősséggel rendelkezik, mivel az ilyen munkák szorosan kapcsolódnak a mikromegmunkálásokhoz. Ebből adódóan nemrégiben be is ruháztak egy Sauer “ultraszonikus” öttengelyes megmunkáló központba, melyet a DMG/Mori Seiki gyárt. Így a képesség, hogy a korábban megmunkálhatatlannak vélt kerámiákból is precíz elektrotechnikai alkatrészeket tudnak gyártani, nagyban megnöveli majd a NASA tervezési lehetőségeit.

A NASA mérnökei rendszeresen konzultálnak a Space Instrument Shop munkatársaival, akiket nem csak gépkezelőknek tartanak, hanem egyben gyártástechnológiai tanácsadóknak is. Így időnként, mikor egy-egy kritikus alkatrész igényli, a műhelynek új megoldásokat is ki kell dolgoznia. Ez volt a helyzet egy pár, ultra alacsony hőtágulású üvegből készült tükör megmunkálásakor is, melyeket az Orbiting Carbon Observatory 2 műholdhoz rendeltek meg. A tükröket korábban köszörülték, de ez az eljárás itt nem volt optimális. Sokkal lassabb, költségesebb és minőségileg is rosszabb választás lett volna. A megoldást az utraszonikus megmunkálás jelentette.

Maga a folyamat részben hasonlít a marásra és részben a köszörülésre is, de végső soron mindkettőtől különbözik. Az ultraszonikus szerszám egy 42 000 ford/perc maximális sebességgre képes orsón helyezkedik el, amely a megmunkálóközpontok megszokott szerszámtartójával van felszerelve. A különbség pusztán annyi, hogy vágó szerszám helyett itt abrazív szerszámmal dolgozik a gép. Az anyagelválasztás során a szerszám nagy sebességgel oszcillál egy pontosan meghatározott amplitúdó mellett, és az így végbemenő, másodpdercenként akár több tízezer becsapódás csiszolja le az anyagot a munkadarabról.

“Ehhez a fajta megmunkáláshoz hozzá kell szokni” – mondta Mr. Bruneau. Még a hagyományos paraméterek beállítása is jelent némi kihívást, de azok mellett itt egy olyan szokatlan paraméterrel is meg kell küzdeni, mint a stabil oszcillálási frekvencia, ami valahol 20 kHz és 50 kHz között található. Ezeken felül pedig a munkadarabok rögzítése is okoz némi problémát, hogy a beállás hibái ne korlátozzák a szerszámgép pontossági képességeit. Ennek orvoslására az Erowa Fine Tooling System rögzítőrendszerét használják, amely biztosítja a szilárd megfogást és az ismételhetőséget. Ezektől eltekintve azonban az ultraszonikus szerszámgép gyakorlatilag pont olyan, mint egy hagyományos megmunkáló központ. Programozását tekintve is ugyanaz a CAM szoftver használható hozzá, mint bármelyik másik géphez.

A műhely új szerszámgépének képességei tehát tovább növelik az űrszondák lehetőségeit, az ott dolgozók pedig izgatottan tekintenek a jövő kihívásai felé.

forrás: mmsonline.com