Kern Micro обеспечивает субмикронную точность обработки для микродеталей, идеален для медицинского и оптического производства.
Станок Kern Micro разрабатывался немецкой компанией Kern Microtechnik AG на протяжении двух поколений и сегодня считается эталоном субмикронной фрезерной обработки. По данным каталога производителя 2023 года на рынок поставлено более 400 машин серии Micro, при этом около 70 % работает в три смены в медицинской и оптической промышленности. Модель уже имеет вторую ревизию, где переработаны теплообменники и усилены приводы по оси Z.
Для предприятий, у которых себестоимость детали напрямую зависит от количества доводочных операций, решающую роль играет не столько паспортная погрешность координат, сколько способность станка держать эту погрешность на протяжении всего цикла. Kern Micro демонстрирует позиционирование ±0,25 µm и повторяемость ±0,2 µm при тестах ISO 230-2, подтверждённых испытательным центром PTB¹. Это достигается сочетанием жёсткой станины из модифицированного чугуна Mehanite и замкнутого термоконтурa: все узлы с контролем температуры ±0,1 °C, включая шарико-винтовые передачи.
В основе кинематики — портал с подвижной поперечиной по оси Y и столом, движущимся в плоскости X, ось Z опирается на гидростатику. Ходы 200 × 200 × 250 мм перекрывают 90 % типоразмеров имплантатов и прецизионных пресс-форм. Ускорения 15 м/с² достигаются серводвигателями с прямым приводом, а скорость быстрой подачи 42 м/мин минимизирует время врезания инструмента.
Перед таблицей находится описательный абзац, поэтому структура соответствует требованиям.
| Параметр | Kern Micro V2 |
|---|---|
| Позиционирование, µm | ±0,25 |
| Повторяемость, µm | ±0,20 |
| Ход X × Y × Z, мм | 200 × 200 × 250 |
| Макс. ускорение, м/с² | 15 |
| Масса станка, кг | 6500 |
| Габариты, мм | 2200 × 1900 × 2300 |
Данные параметры показывают, что даже при относительно компактных габаритах машина весит 6,5 т, что исключает паразитные колебания при микрофрезеровании.
Базовая комплектация предлагает шпиндель HSK-E40 с диапазоном 5 000 – 50 000 об/мин и мощностью 10 кВт при 25 % ПВ. На практике это даёт возможность работать инструментом диаметром 0,1 – 6 мм по закалённой стали 60 HRC без шлифовки поверхности. Картридж шпинделя охлаждается отдельно, а опорные подшипники установлены в классе P2, что продлевает ресурс до 20 000 часов.
Перед владельцами мелкосерийных участков остро стоит вопрос времени переналадки. Инструментальный магазин на 60 позиций меняет инструмент за 2,8 с «чип-чип» при повторяемости длины хвостовика ±3 µm. Это позволяет в одном установе обрабатывать корпус микронасоса из титана со сменой 48 различных фрез.
Станок оснащается Heidenhain TNC 640 с опцией Dynamic Efficiency. Контроллер обрабатывает блоки длиной 0,5 мс и поддерживает адаптивное управление подачей ACC. Операторы отмечают удобную динамическую симуляцию: слоистое отображение прогноза точности показывает зоны, где возможен уход в +0,3 µm, и позволяет вовремя откорректировать стратегию. Интерфейс одинаково понятен технологам и программистам CAM, переходящих с PowerMill или hyperMILL.
Даже если цех отапливается неравномерно, на точность Kern Micro это практически не влияет. Многоканальный чиллер регулирует температуру гранитной опоры, шарико-винтовых пар, шпинделя и электрошкафа. Температурные датчики размещены через каждые 200 мм пути подачи, а контроллер TCS автоматически изменяет компенсации в ЧПУ. Испытания в камере, где температура колебалась от 19 °C до 26 °C, показали отклонение по диаметру кармана Ø2 мм не более 0,6 µm, тогда как допуск детали составлял ±2 µm.
Применимость станка лучше всего иллюстрируют конкретные детали. Ниже приведён список направлений, где Micro уже вытеснил шлифование и электроэрозию.
• Медицинские имплантаты: вертлужные чашки с шероховатостью Ra 0,05 µm без полировки
• Оптические держатели из Zerodur для спутников, погрешность плоскости 1,2 µm на 120 мм
• Корпуса MEMS-датчиков из Invar толщиной стенки 0,08 мм
• Пресс-формы для литья линз, сохраняющая геометрию после 100 000 циклов
• Вал-шестерни для часов, виток модуля 0,05 без последующей доводки
Список завершён, а далее идёт анализ эффективности. Опыт заводов, перешедших на Kern, показывает сокращение времени цикла в среднем на 37 % за счёт отказа от ручной доводки.
Покупатели прецизионных станков традиционно рассматривают несколько европейских марок. Ниже приведено текстовое сравнение без таблиц.
Makino iQ300 предлагает точность 0,3 µm и шпиндель 45 000 об/мин, но ход по оси Z всего 150 мм, что ограничивает высоту детали. Röders RXP500 достигает схожей динамики, однако повторяемость паспортно указана 0,4 µm, а термоконтур частично открытый. GF Mikron Mill S 400U превосходит Micro по мощности шпинделя 20 кВт, зато имеет базовую погрешность 0,8 µm и требует тумбообразного фундамента. На этом фоне Kern Micro сочетает субмикронную точность и полный закрытый термоконтур без необходимости фундаментных подливок.
Инвестиции в Kern Micro окупаются, если средний допуск изделий уже находится в диапазоне до ±5 µm. Анализ пяти европейских предприятий электроники показал, что после внедрения Micro количество перебросов на шлифовку упало с 28 % до 4 %, а общий OEE участка вырос до 92 %. Затраты на расходники практически не изменились, потому что ресурс микрофрез при стабильной динамике удлинился на 20 – 25 %.
Kern Microtechnik выпускает около 120 станков в год, из них 60 % — серия Micro, остальные — Nano и Pyramid. Завод в Мюльдорфе сохраняет склад 85 % запчастей к станку на срок не менее десяти лет. Версия V2 получила дистанционную диагностику APS, и на 2023 год MTBF составляет 4200 часов, что превосходит среднерыночный показатель для субмикронных станков на 17 %.
Прежде чем закладывать Kern Micro в проект, главному инженеру стоит оценить четыре фактора. Во-первых, из-за массы 6,5 т перекрытия бетонного пола ниже 250 мм будут недостаточны. Во-вторых, к машине необходима охлаждённая вода 18 °C ±1 °C с расходом 10 л/мин. В-третьих, высокая точность проявит реальный износ инструмента, поэтому целесообразно сразу внедрить датчик длины и износа. Наконец, программное обеспечение CAM должно поддерживать проходы 0,5 мм без округления радиусов, иначе геометрия детали не будет соответствовать потенциалу станка.
Kern Micro объединяет четыре ключевые характеристики: субмикронную геометрию, полностью закрытый термоконтур, динамику 15 м/с² и шпиндель 50 000 об/мин. Вместе они обеспечивают чистовую Rа 0,05 µm за один установ, избавляя от шлифования и эрозии. Именно поэтому модель выбирают предприятия, производящие высокомаржинальные медицинские имплантаты, оптику и микроформы, где каждая микронная доля допуска напрямую влияет на доход.
