RITM magazine 7 (95) 2014

СОДЕРЖАНИЕ / CONTENTS НОВОСТИ / NEWS

6

ЭКСКЛЮЗИВ / EXCLUSIVE

12

Россия — как это важно для швейцарских станкостроителей / Russia — as it is important for the Swiss machine tool builders Специальные станки для обработки моноколес турбин / Special machines for integrally bladed discs machining МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ / METALCUTTING EQUIPMENT

Премьеры станков на выставке АМВ / Premieres of the machine- tools at AMB exhibition Из жизни оборонного завода «Баррикады» / From the life of the defense factory «Barricades» Композиты и станки для их обработки / Composites and the machine — tools for their processing

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА / PRODUCTION AUTOMATION

Новые возможности для конструкторско-технологической подготовки производства / New opportunities for design-to-manufacture facility Российская интегрированная конструкторско-технологическая система / Russian integrated design and technological system

12 14

14 18 26 32

38 38 40

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / LASER EQUIMENT

43

Увеличение ресурса деталей и машин / Increase resource of the parts and the machines

44

ТЕРМООБРАБОТКА И СВАРКА / HEAT TREATMENT AND WELDING

50

Контактная сварка легких сплавов / Resistance welding of light alloys Плазменная сварка алюминиевых сплавов / Plasma welding of aluminum alloys Производство раскройных комплексов в условиях санкций / Production of lay-out cutting systems in validity term of sanctions

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ / TOOL. RIG. ACCESSORIES

Системы линейного перемещения для металлообрабатывающего оборудования / Linear motion systems for metalworking equipment Новые твердые сплавы для токарной обработки жаропрочных сплавов / New cemented-carbide s for hard turning superalloys Повышение качества резьбы / Improving of the thread quality

ВЫСТАВКИ / EXHIBITIONS

51 54 56

59 62 66 70

73

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР Ольга Фалина ИЗДАТЕЛЬ ООО «МедиаПром» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Мария Копытина ВЫПУСКАЮЩИЙ РЕДАКТОР Татьяна Карпова ДИЗАЙН-ВЕРСТКА Светлана Куликова РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА Зинаида Сацкая МЕНЕДЖЕР ПО РАСПРОСТРАНЕНИЮ Елена Ерошкина ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ (499) 55-9999-8 Павел Алексеев Эдуард Матвеев Елена Пуртова Ольга Стелинговская КОНСУЛЬТАНТ В.М. Макаров consult-ritm@mail.ru

АДРЕС 125190, Москва, а/я 31 т/ф (499) 55-9999-8 (многоканальный) e-mail: ritm@gardesmash.com http://www.ritm-magazine.ru Журнал зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации (перерегистрация) ПИ №ФС 77-37629 от 1.10.2009 Тираж 10 000 экз. Распространяется бесплатно. Перепечатка опубликованных материалов разрешается только при согласовании с редакцией. Все права защищены ® Редакция не несет ответственности за достоверность информации в рекламных материалах и оставляет за собой право на редакторскую правку текстов. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

НОВОСТИ. СОБЫТИЯ. ФАКТЫ

ИНЖИНИРИНГ В СТАНКОСТРОЕНИИ Пока мы не научимся делать современные компоненты в России — о мировом уровне развития отечественного станкостроения говорить сложно. Этот архиважный тезис прозвучал в Жуковском во время конференции «Инжиниринг в станкостроении: возможности и реализации», которая два дня проходила в рамках форума «Технологии в машиностроении». Вопрос только в том, как воплотить это в жизнь. Руководитель инжинирингового центра «Станкопром» Сергей Кузнецов уверен — надо наладить производство элементов компонентной базы станков, используя наработки зарубежных стран. Что еще обсудили участники конференции? Самые наболевшие проблемы, например, кадровую. На территории России уже действуют учебные отраслевые центры, один из которых работает при ОАО «Станкопром», другие открыты при малых предприятиях и некоторых вузах. Как говорится, кто ищет, тот всегда найдет. Было бы желание у руководителей предприятий повысить профессиональный уровень своих сотрудников. В связи с тем, что в ближайшие годы основным заказчиком оборудования по-прежнему будет выступать ОПК, важной проблемой остается импортозамещение и безопасность оборудования. Здесь на помощь вновь может прийти «Станкопром» как системный интегратор, который выполняет функции технического перевооружения предприятий ОПК, а именно: • мониторинг новых технологий в области обработки материалов; отслеживание тенденций развития мирового производства технологического оборудования и выбор приоритетных направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок; экспертиза проектов, предложений, программ технического перевооружения; • реализация проектов создания, модернизации и технического перевооружения предприятий станкоинструментальной отрасли. Конечно, разговор на тему инжиниринга был злободневным и интересным. Участникам конференции удалось обсудить базовые направления инжиниринга в станкостроении, в том числе, создание новых проектов металлорежущего оборудования и системы гибких многономенклатурных производств элементов и комплектующих для станочных систем. С большим вниманием участники слушали сообщение от ассоциации «Станкоинструмент» о новых разработках отечественных станкостроителей, соответствующих миро-

6

вому уровню. Эти разработки были сделаны в рамках выполнения НИОКР первого этапа (2011–2013 годы) реализации подпрограммы "Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности" на 2011 –2016 годы. А второй день конференции посвятили аддитивным технологиям (технологии послойного синтеза) в машиностроении, широкое внедрение которых в ОПК позволит существенно изменить параметры военной техники.

С ЮБИЛЕЕМ! Максимально активный рабочий ритм в 80 лет — этому позавидует каждый. Именно так встретил свой юбилей человек, который известен всем, чья работа связана со станкостроением. Николаю Александровичу Паничеву 3 августа исполнилось 80 лет. Многие знают его как почетного председателя Совета директоров Ассоциации «Станкоинструмент», организации, которую Николай Александрович создал для консолидации усилий и повышения потенциала предприятий станкостроительной отрасли. Кто-то помнит, что юбиляр был последним министром станкостроения во времена СССР. Но немногие знают, что в настоящее время А. Н. Паничев по-прежнему вплотную занимается проблемами станкостроительной отрасли, в том числе установлением связей между различными государственными организациями и руководителями предприятий, чтобы помочь последним решать насущные проблемы производства.

Н.А. Паничев (справа), А.А. Ежевский, А.М. Песков на выставке "Металлообработка - 2014"

Редакция журнала РИТМ сердечно поздравляет Николая Александровича. Желаем крепкого здоровья, успехов в достижении поставленных целей, оптимизма и отличного настроения!

ЖДЕМ Компания «Мехатроника» и Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина получат субсидии от Министерства образования на разработку энергоэффективной цифровой системы управления многокоординатными обрабатывающими центрами для решения проблемы импортозамещения наукоемких средств металлообработки. Это стало возможным благодаря успешно пройденному конкурсному отбору по прикладным научным исследованиям, организованным Министерством образования РФ в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014– 2020 годы». В рамках санкционных выпадов против России и необходимости собственных разработок в области систем управления — данный проект является особенно актуальным.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

EUROBLECH ЖДЕТ ЧЕМПИОНОВ В РАМКАХ ВЫСТАВКИ EUROBLECH 2014 ОБЪЯВЛЯЕТСЯ ОНЛАЙНОВЫЙ КОНКУРС «ЧЕМПИОНЫ ПО ОБРАБОТКЕ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА».

23-я Международная выставка в сфере обработки листового металла – EuroBLECH 2014 — объявляет о проведении нового онлайнового конкурса, цель которого — отметить высокий уровень, передовую практику, новаторство и успехи в индустрии обработки листового металла. По итогам конкурса, который называется «Чемпионы по обработке листового металла» (Champions in Sheet Metal Working), будет определено в общей сложности пять победителей — по одному в каждой из пяти следующих категорий: изготовление за рекордно короткое время, решение сложной проблемы, выдающийся уровень обслуживания, производство уникального изделия из листового металла и отличная совместная работа.

Торжественное награждение победителей состоится на церемонии, которая пройдет во время выставки EuroBLECH 2014 с 21 по 25 октября 2014 года в Ганновере, Германия. Помимо награды каждый из пяти победителей также получит «EuroBLECH настольный мини-футбол». Подробная информация о конкурсе помещена на веб-сайте выставки www.euroblech.com. К участию приглашаются все компании, независимо от их размера и страны происхождения. Возможность принять участие в конкурсе – это шанс для каждого специалиста по обработке листового металла, который считает, что его организация добилась исключительных успехов в одной или нескольких из вышеуказанных категорий. Имена участников конкурса будут опубликованы на сайте EuroBLECH, после чего методом открытого электронного голосования будет

определен победитель. Приглашаем всех профессионалов отрасли отдать свои голоса за выбранного ими конкурсанта. На EuroBLECH 2014 будет, как обычно, представлен полный цикл технологических процессов по обработке листового металла: листовой металл, полуфабрикаты и готовые изделия, транспортная обработка, разделение, формование, обработка жести, стыковка, сварка, обработка труб/секций, обработка поверхностей, обработка смешанных конструкций, инструменты, контроль качества, системы автоматизированного проектирования и производства, заводское оборудование и НИОКР.

Выставка EuroBLECH имеет репутацию мирового барометра состояния отрасли и торговой площадки для новейших технологий обработки листового металла. Основой достопримечательностью выставки являются практические демонстрации машинного оборудования. 1550 участников из 40 стран представят впечатляющий ассортимент машин, инструментов и систем, распределенных по восьми выставочным залам. Выставка EuroBLECH адресована всем специалистам в области обработки листового металла, работающим на всех уровнях управления малыми, средними, а также крупными предприятиями. В числе ее посетителей — инженеры, руководители производства и службы контроля качества, покупатели, изготовители, технические директора, специалисты от отраслевых ассоциаций и научно-исследовательских центров.

EuroBLECH 2014 будет работать со вторника, 21 октября, по пятницу, 24 октября 2014 г., с 09.00 до 18.00 и в субботу, 25 октября 2014 г., с 09.00 до 15.00.

8

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

9

MAXIMATOR JET AND STM CONQUERS THE BOOMING PIPE CUTTING MARKET WITH THE SYSTEMS OF THE AUSTRIAN AND GERMAN WATERJET SPECIALISTS, ALL CUSTOMARY PIPE CUTTING TASKS CAN NOW BE INTEGRATED IN THE SYSTEM AND BE CUT AS MUCH ACCURATE AS COST EFFICIENT.

Basically pipes with a diameter between 10 and 400 mm and a material thickness of up to 600 mm can be cut. For larger workpiece diameters, STM and Maximator JET provides specific high gantry systems. The length of the workpiece is limited to the respective cutting tank while custom-made designs allow larger ranges at any time. A special feature of STM and Maximator JET is the processing of pipes and other volume components without a mechanical pipe rotation device: Workpieces are in this case positioned firmly on the work surface of the waterjet cutting system and cut directly.

The height profile of the pipe or other arched components like dished ends is automatically taken into consideration and processed. Users of a 2D system can create vertical holes in pipes and arched components even without investing in a pipe rotation device. In combination with the 3D cutting heads of the STM and Maximator JET systems, sections can always be cut vertical to the workpiece surface or at an angle.

For sections on the pipe such as e.g. straight or slanted pipe connection holes, the straight and slanted cutting of pipe ends or sections on other rotationally symmetric components, STM and Maximator JET has developed a fully compatible pipe cutting device. Like all system expansions of STM and Maximator JET, it is fully integrated in the system, i.e. it is an interpolated axis that is integrated in the system control. Pipe cutting is also an integrated function of the STM cutting software and is perfectly easy to use. If a 2D system is combined with a pipe rotation unit, pipe ends can also be cut all the way The absolutely ideal way to process pipes and arched components is with the combination of a 3D system with a STM3D or I-HEAD cutting head and integrated pipe rotation unit. This enables any conceivable processing of these components.

Interested users can check out the performance of the varied pipe cutting functions of the STM and Maximator JET system without obligation at the brand-new STM test centre in Eben in Austria and at the waterjet cutting centre in Schweinfurt. Upon request, they will also be provided with a free system proposal including cost-benefit analysis and can test-cut individual workpieces free of charge. Those wishing to delve deeper into the subject, can participate in the

10

new “hands on” workshops at the STM premises starting with the 2nd quarter of 2014 and learn every application and business economics trick directly on the machine.

STM is a leading supplier of waterjet cutting systems, based in Bischofshofen, Austria. For over 20 years, this well-established company has been developing modern production solutions, above all for the steel, aluminium, metal, plastic, stone, and glass industries, developments primarily characterised by efficiency, ease of use and resistance to wear. In addition to its pioneering technology and consistent quality standards, STM places special emphasis on an innovative full service. This way, the brand manufacturer ensures that its clients' individual production processes are continuously adapted to the latest requirements. STM has been working together with Maximator JET GmbH, its German partner in Schweinfurt in development and sales. Maximator JET uses STM systems because of their reliability and quality.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Maximator JET GmbH ..

Karl-Gotz-Strasse 5, D-97424 Schweinfurt Telefon +49. (0) 9721.946994-0 Fax +49. (0) 9721.946994-14 info@maximator-jet.de www.maximator-jet.de STM.. Stein-Moser GmbH Gewerbegebiet Gasthof Sud 178, A-5531 Eben Telefon +43 (0) 6458 20014-0 Fax +43 (0) 6458 20014-5 office@stm.at I www.stm.at

ЭКСКЛЮЗИВ

ЕСТЬ НЕЧТО У РОССИИ… МИХАЭЛЬ ХАУЗЕР — ГЛАВА ОТРАСЛЕВОЙ ГРУППЫ СТАНКОСТРОЕНИЯ, ВХОДЯЩЕЙ В КРУПНЕЙШУЮ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНУЮ АССОЦИАЦИЮ ШВЕЙЦАРИИ SWISSMEM, ДАЛ ЭКСКЛЮЗИВНОЕ ИНТЕРВЬЮ ЖУРНАЛУ РИТМ.

Дипломатические отношения России и Швейцарии подошли в этом году к 200-летнему рубежу. Этот факт нашел отражение в деловой программе выставки «Металлообработка». Посольство Швейцарии провело презентацию «страны станков», представив новейшую информацию о самой инновационной своей отрасли. Станкостроение Швейцарии устойчиво развивается. Портфель заказов в 1 квартале нынешнего года вырос на 10,5% относительно того же периода 2013 года. Основными рынками остаются Западная и Восточная Европа, Азия, где локомотивом выступает Китай, а также США. Но самые мощные драйверы роста сосредоточены в странах БРИКС, куда входит и Россия. О взаимодействии России и Швейцарии в сфере станкостроения мы и говорили с Михаэлем Хаузером. Господин Хаузер, что такое сегодня станкостроение Швейцарии? Все крупные экспортно-ориентированные индустриальные страны, такие, как Германия, Италия, Китай, Япония, Корея и Швейцария прежде всего основываются на мощном машиностроении и станкостроительной индустрии. Это очень прочная основа для экономического успеха страны. Благодаря производству машин и оборудования, мы можем утверждать, что обеспечиваем стабильный рост благосостояния. Страна, которая не располагает большими природными ресурсами, но при этом хочет добиться успеха, просто обязана иметь сильную экспортно-ориентированную индустрию, главнейшими в которой должны быть станкостроительная и машиностроительная отрасли. А как из европейского далёка видится станкостроение России? В 80-е годы Россия интенсивно вкладывала средства в развитие высокотехнологичных отраслей, в том числе в станкостроение, поэтому в отличие от других стран БРИКС располагает достаточным знанием высоких технологий и умением их применять. Но в то же время российский рынок пока не насыщен, и у него имеется огромный потенциал, прежде всего в таких областях, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, энергетика, транспорт, медицина, прецизионное оборудование и электроника. Сколько членов насчитывает ваше сообщество станкостроителей, каковы объемы выпускаемой ими продукции и доля станкостроения в ВВП Швейцарии? В отраслевой группе станкостроения насчитывается 100 предприятий. В 2013 году они выпустили продукции на 2 млрд. 921 млн. швейцарских франков, в том числе оборудования для обработки давлением на 469 млн. В валовом внутреннем продукте Швейцарии машиностроение, в том числе станкостроение, составляет 9%. Какая доля станкостроительной продукции идет на экспорт, и какова доля России в структуре швейцарского экспорта?

12

Девяносто процентов продукции идет на экспорт. Доля России пока совсем маленькая — 125 млн. швейцарских франков, что, впрочем, на 25% больше, чем в прошлом году. В топ-десятке наиболее важных рынков сбыта Россия пока на 6 месте. А как выглядит динамика экспорта продукции станкостроения в Россию? Практически каждый год прирост составляет порядка 20–30%. Исключением был 2011 год — минус 9,6%. Это было послекризисное эхо, после которого опять пошел прирост, на который мы рассчитываем и дальше. Пока Швейцария только продает России станки, а возможны ли инвестиционные проекты в России и если да, то в какой перспективе? У некоторых производителей есть планы, например, компания Georg Fischer AG планирует здесь производство, есть некоторые другие станкостроительные компании, которые рассматривают возможности производства в России. Это уже не намерения, а конкретные планы, хотя и на начальной стадии проектирования производств. В какие сроки можно ожидать открытие производств? Все движется не так быстро, как хотелось бы, поскольку есть проблемы. Есть хорошо подготовленная квалифицированная рабочая сила, которую можно было бы задействовать на этих производствах, но отсутствуют цепочки поставщиков комплектующих,.. …а поставлять компоненты из Европы будет дорого? Да, это будет дороговато. Наши станки очень сложные, многокомпонентные и производить все необходимое для них самим — это натуральное хозяйство, что на современном уровне развития производства станков просто немыслимо. Но я сказал бы, что в принципе озаботиться созданием цепочек поставщиков — это и для России актуальная задача. Как вам видятся способы решения этой задачи? Либо подвигать к этому имеющиеся российские предприятия, чтобы они этим занялись. Либо стимулировать создание таких предприятий. Либо стимулировать восстановление связей с западными предприятиями-поставщиками, чтобы они открывали здесь свои филиалы или производства.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ЭКСКЛЮЗИВ Какие российские регионы видятся инвестиционно привлекательными швейцарским станкостроителям? Мы присутствуем там, где есть мощная индустриальная база, где расположены предприятия, нуждающиеся в наших станках, будь то аэрокосмическая промышленность, или автомобильная и другие. С какой бы зарубежной компанией сейчас ни приходилось разговаривать, все с гордостью говорят, что они поставляют станки предприятиям аэрокосмической, автомобильной, нефтегазовой, энергетической отраслей, но никто не говорит, что он поставляет станки российской станкостроительной отрасли. Хорошее замечание. Не хотят растить себе конкурентов, которые начнут на хороших станках делать хорошие станки? Этот аргумент тоже имеет право на существование. Тем не менее, каждый сам должен пройти свой путь. Наша компания в свое время покупала станки у других фирм и с их помощью начала производить свои станки. Моя фирма (Tornos — ред.) сама использует очень много других швейцарских станков, чтобы производить свои станки. И все-таки есть ли партнеры в станкостроительной индустрии? Началось движение. Через «Станкопром» начали изучать возможности сотрудничества. А что дает вам сотрудничество со «Станкином», где Швейцария открыла центр компетенции? Прежде всего, это дает возможность рассчитывать, что в перспективе появятся хорошо подготовленные специалисты для работы на высокотехнологичном оборудовании, причем, разумеется, не только швейцарском. Один особый момент я хотел бы подчеркнуть. Есть нечто у России, чего нет у других стран. Сегодня станкостроение по всему миру страдает от дефицита высококвалифицированных, да и просто квалифицированных инженеров. Это проблема, общая для всех стран. Идет нешуточная борьба за квалифицированные кадры, — в первую очередь я имею виду

ученых, разработчиков высокого уровня — и в России такие кадры есть. Сегодняшнее оборудование использует такие достижения науки, как лазер, например. Без российских научных достижений это было бы невозможно. Фундаментальные исследования, которые затем легли в основу прикладных, проводились в России. И при этом разработчик уникальных волоконных лазеров смог по-настоящему реализовать себя только за пределами нашей страны, создав лидирующую на мировом лазерном рынке компанию IPG. Значит, надо создать условия, чтобы такие люди оставались в стране — другого пути нет. Правительства некоторых европейских стран разрешают продавать в Россию только станки, условно говоря, технологического эконом-класса. Во время презентации вы подчеркнули, что Швейцария — нейтральная страна. Имеет ли Швейцария отношение к Вассенаарским соглашениям, которые содержат ограничения на поставку в нашу страну продукции так называемого двойного назначения? У нас тоже есть экспортный контроль — это общее правило. Когда мы намереваемся что-то экспортировать, мы должны подавать заявку и проходить экспортный контроль. Но должен сказать, у нас всегда были очень конструктивные отношения с этими органами, и наша компания всегда получала все разрешения. Аккумулируется ли у вас информация, скажем, о настроениях швейцарских компаний, которые представлены в России. Как они ощущают российскую бизнес-среду, легко ли им тут работать? Скажу скорее от имени своих коллег, которые активно присутствуют на российском рынке. Основная проблема — очень трудно иметь дело с различными административными и государственными органами. Процедуры очень длительные и трудные. Есть проблемы у тех, у кого нет дочерних компаний — они не могут выставлять счета в рублях, и при конвертации возникают дополнительные финансовые потери. И есть проблема финансирования предприятий недавно основанных, развивающихся: отношение российских банков к бизнесу на стадии создания, первоначального роста совсем не радует. Дело даже не в высоких банковских процентах, а в том, что на начинающих, даже если за ними стоит западный партнер, банки или не хотят смотреть или смотрят косо. Зинаида Сацкая

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

13

ЭКСКЛЮЗИВ

CПЕЦИАЛЬНЫЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БЛИСКОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ОБРАБОТКЕ

начала с анализа геометрии деталей и производительности используемых инструментов, а также с описания оптимального процесса обработки резанием. Если требования по выполнению черновой и чистовой обработки определены как важнейшие параметры станка (например, частота вращения шпинделя и крутящий момент), то производитель оборудования при разработке концепции

Очень часто обработка блисков для авиационных двигателей продолжается сотни часов. Этот важный компонент ротора состоит из диска и лопаток и нуждается в высокопроизводительной технологии фрезерования. Для разработки такой технологии компания «Штарраг» делает ставку не на стандартные решения, а на разработку специальных высокотехнологичных станков. При изготовлении авиационных турбин производительность напрямую зависит от используемых технологических процессов. Производители авиакосмической промышленности давно высказывают недовольство тем способом изготовления, который существует на предприятиях сейчас. Современные станки с числовым программным управлением позволяют выполнить фрезерование лопаток из штампованного диска. Получающиеся при этом блиски или роторы с интегрированными лопатками (IBR) все больше заменяют существующие до настоящего времени дорогостоящие собранные составные части турбины. Эта технология позволяет существенно экономить материал по сравнению с традиционным способом изготовления, при котором из одного диска и из макс 120 лопаток после нескольких этапов обработки (поковка, обработка резанием и сборка) получается ротор. Деталь блиск для разработчиков станочного оборудования не является совсем обычным делом, это довольно сложная задача! «Речь идет об очень труднообрабатываемых материалах, таких как титан или сплавы на основе никеля», — говорит д-р Бернхард Брингманн, руководитель технического отдела компании «Штарраг АГ», г. Роршахерберг (Швейцария). «Кроме того, лопатки имеют очень сложную форму поверхности с низкой жесткостью и плохими виброгасящими свойствами. Фрезерование иногда длится несколько сотен часов». И самое удивительное состоит в том, что для выполнения этой сложной задачи используются стандартные станки. В качестве альтернативы речь Индивидуальный поход к обработке: для обработки блисков был разработан станок нового идет о специальных станках, разрамодельного ряда NB с наклоняемой осью В, на которой инструмент практически поворачивается ботку которых компания «Штарраг» вокруг своей точки контакта.

14

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ЭКСКЛЮЗИВ

«ОПРАВДАЛ СЕБЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОДХОД К ПРОЦЕССУ ОБРАБОТКИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ОПТИМИЗАЦИИ НОВОГО СТАНКА. ДЛЯ ЭТОГО СУЩЕСТВУЮТ НОВЫЕ МЕТОДЫ ТОЧНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ СТАНКА ПРИ СТАБИЛЬНОЙ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКЕ И ДИНАМИЧНОЙ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКЕ». Д-р Бернхард Брингманн, руководитель технического отдела в холдинге «Штарраг АГ», Роршахерберг (Швейцария).

обработки блиска трансформирует эти требования в технические характеристики, как, например, частота собственных колебаний, стабильность процесса или тепловые явления. Только теперь собственно и начинается проектирование станка. «Здесь речь идет о принципе, ориентированном на прагматичное решение задачи», — поясняет руководитель техотдела. «При этом постоянно возникает вопрос: как определяются динамические свойства и стабильность процесса на предыдущем этапе проектирования?» Для решения этих вопросов компания «Штарраг» разработала ноу-хау для основных этапов проектирования, таких, например, как моделирование, что оправдало себя, так как эти работы были выполнены значительно быстрее по сравнению с привлечением сторонних партнеров. Для определения точного времени тактов компания «Штарраг» использует виртуальную модель Virtual NC Kernel. С помощью этой программы и электронной обработки данных моделируется работа настоящей системы управления, чтобы впоследствии определить режим работы самого станка. «Если у вас уже имеется программа фрезерования блисков, то вы можете ее протестировать», — поясняет д-р Брингманн. «После этого теста программа сообщает нам, что, например, обработка выполняется за 24 часа и 12 минут. Таким образом, мы получаем очень точные сведения». Для получения реальных значений разработчики вводят в виртуальную систему управления также механические предельные значения проектируемого станка, которые они определили с помощью анализа по методу конечных элементов (FEM). «Это хороший метод, чтобы увидеть,

куда приведет дальнейшее проектирование станка», — отмечает руководитель технического отдела. Благодаря анализу по методу конечных элементов, например, выявляются критические собственные частоты (колебания с большой амплитудой) или максимальные значения ускорений в зависимости от требуемой точности, что позволяет оптимизировать систему управления путем изменения параметров. Но оптимальные результаты анализа по методу FEM получают только в том случае, если задают реалистичные исходные значения. Д-р Брингманн добавляет: «Реалистичные параметры по жесткости и виброгашению требуют практических экспериментов и тестов». Анализ по методу FEM применяется также для стабилизации процесса при черновой обработке. Для улучшения механических свойств рекомендуется применять в качестве ограничительного фактора собственную частоту самого малого реального компонента. В результате такого скрупулезного подхода был разработан станок модели NB 251 с наклоняемой осью B, на которой инструмент поворачивается вокруг своей точки контакта. Компактное исполнение станка отличается высочайшей точностью обработки (незначительная компенсация при движении шпинделя по оси В), высокой производительностью резания и высокой динамикой (небольшие перемещаемые массы). Этот станок доказывает, чего можно достигнуть при другом подходе к проектированию. Д-р Брингманн поясняет: «Оправдал себя исследовательский подход к процессу обработки при проектировании и оптимизации нового станка. Для этого существуют новые методы точного прогнозирования реального поведения станка при стабильной черновой обработке и динамичной чистовой обработке». Николаус Фехт (Германия) ООО «Штарраг РУ» Россия, 129164, Москва, Зубарев пер., 15/1, офис 342 Т. +7 495 745 80 41/42 Ф. +7 495 745 80 43 www.starrag.com e-mail: info-russia@starrag.ru

Реальные величины: механические предельные значения проектируемого станка разработчики компании Штарраг определяют с помощью анализа по методу FEM.

Статья подготовлена по материалам доклада на конгрессе „Новые технологические решения в аэрокосмической промышленности“ Института по разработке технологии и металлорежущих станков (IFW) в Ганновере и Объединения по инновациям в области обработки резанием, EMO, Ганновер, 2013.

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

15

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВСЕОБЪЕМЛЮЩЕЕ СОТРУДНИЧЕСТВО НА ВЫСТАВКЕ AMB КОМПАНИЯ DMG MORI ПРЕДСТАВЛЯЕТ ИННОВАЦИИ ДЛЯ МИРА ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ. Компания DMG MORI будет крупнейшим экспонентом на выставке AMB. Мировой лидер в области станкостроения представит в общей сложности 46 высокотехнологичных станков на общей выставочной площади более 2000 м2. Все станки выполнены в новом дизайне DMG MORI, а 29 из них оснащены CELOS. Также на выставке будут представлены три мировые премьеры: новый вертикальный обрабатывающий центр DMC 1450 V, 5-осевой универсальный фрезерный станок DMU 125 P duoBLOCK® четвертого поколения и LASERTEC 45 Shape для высокоточной 3D-лазерной обработки материалов и текстурирования. DMG MORI также покажет четыре европейские премьеры в виде совершенно новой концепции станка для гибкого серийного производства изделий серии i50, токарнофрезерные обрабатывающие центры второго поколения NTX 1000 и для горизонтальной обработки NHX 4000 и NHX 5000 второго поколения. Помимо создания высокотехнологичных станков, важную роль DMG MORI отводит автоматизации: на выставке AMB компания DMG MORI Systems продемонстрирует внушительный спектр производственных решений — от интегрированных автоматизированных систем до гибких производственных модулей, и от индивидуальных решений «под ключ» до системных решений для массового производства деталей двигателей в автомобильной промышленности. КЛЮЧЕВЫЕ АСПЕКТЫ DMG MORI НА ВЫСТАВКЕ AMB В ШТУТГАРТЕ • CELOS — от идеи к готовому продукту • 3 мировые премьеры: DMC 1450 V, DMU 125 P duoBLOCK® 4-го поколения и LASERTEC 45 Shape • 4 европейские премьеры: 2-е поколение NTX 1000, NHX 4000 и NHX 5000 и новый i50 • DMG MORI Systems — 7 интегрированных системных решений комплексной обработки от интегрированных автоматизационных систем до производственных линий обработки компонентов двигателей • Новейшие технологии и решения для аэрокосмической и автомобильной промышленности; инструментального производства и высокоскоростной обработки • 5 станков, в том числе новый SPRINT 20 | 5 для токарной обработки коротких и длинных деталей, размером до 20 х 600 мм • Услуги и сервис от DMG MORI LifeCycle Services

CELOS — ОТ ИДЕИ К ГОТОВОМУ ПРОДУКТУ CELOS от DMG MORI упрощает и ускоряет реализацию процесса от идеи к готовому продукту. Приложения CELOS

18

обеспечивают пользователю интегрированную систему управления, документирования, визуализации техпроцесса и обработки, а также данные станка. Для этого CELOS внедряется в структуру цеха и корпоративные структуры более высокого порядка — для интерактивной связи в среде глобального производства, что создает основу для цифрового, безбумажного производства. Кроме того, CELOS совместим системами PPS и ERP, он может быть объединен в сеть с системами CAD/CAM, также система открыта к дальнейшему дополнению приложениями CELOS APP. Поэтому CELOS становится ключевым элементом для сетевого, интеллектуального производства и является важным шагом в направлении системы Industry 4.0. Это также демонстрируют первые установки на рынке, иллюстрируя заявление, сделанное Лотаром Хорном, управляющим директором компании Paul Horn GmbH (твердосплавный инструмент). Он описывает CELOS как важный шаг в направлении безбумажного производства, так как все данные и документация в структурированном виде хранятся в электронном формате. Он подчеркивает: «Мои станки теперь полностью интегрированы в организацию компании, и определенные рабочие процессы стали возможными для сотрудников во всех цехах. За счет интуитивной работы и неограниченных возможностей для подключения и получения дополнительных программ, CELOS — это будущее».

• • •

•

Основные преимущества CELOS CELOS упрощает и ускоряет реализацию процесса от идеи к готовому продукту. Общий формат пользовательского интерфейса для всех новых высокотехнологичных станков DMG MORI. Готовый продукт получается на 30% быстрее за счет уменьшения количества интерфейсов между цехом и структурами высших порядков компании.

CELOS увеличивает общую рентабельность производства, а также технологической цепочки всей компании.

МИРОВАЯ ПРЕМЬЕРА — DMC 1450 V Теперь полный ряд станков с уникальной концепцией, в четырех типоразмерах для еще большей производительности и точности. Вместе с предшествующими моделями DMC 650 V, DMC 850 V и DMC 1050 V, новый DMC 1450 V выводит производительность вертикальных обрабатывающих центров DMG MORI на новый уровень. Уникальная концепция станка с передвижной колонной и установленным сверху узлом каретки, а также с увеличением линейных направляющих на 28% и ШВП на 25% являются основными аргументами, почему эта линейка является лучшей в своем классе, создавая идеальные базовые условия для максимальной стабильности процесса. В то же время, инновационное

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ термостабилизация с охлаждением шарико-винтовых пар и направляющих по всем трем осям обеспечивает максимальную точность обработки.

У станка DMC 1450 V рабочая зона 1450×700×550 мм. Снова подчеркнем уникальность систем, в частности — наличие самой длинной X оси в этом классе. В сочетании с большим неподвижным столом с зажимной поверхностью 1700 x 750 мм и максимальной нагрузкой 2000 кг можно обрабатывать широкий комплекс деталей. Как и станки меньших типоразмеров, стандартный DMC 1450 V оснащен шпинделем в 14000 об/мин с крутящим моментом 121 об/мин, ускоренная подача до 36 м/мин. Как и вся серия, DMC 1450 V может быть оснащен опционально шпинделем SK50 с моментом 303 Нм или магазином на 120 инструментов в зависимости от производственных потребностей. Все станки DMC V теперь доступны с CELOS от DMG MORI с 21.5 "ERGOline® и SIEMENS. Кроме того, есть и продукты линейки с 19" ERGOline® с HEIDENHAIN TNC640 и Operate 4.5 на базе системы управления SIEMENS 840D.

• • • • • •

Основные особенности нового модельного ряда DMC V Мощность в стандартной комплектации — шпиндель с 14000 об/мин 121 Нм, ускоренная подача до 36 м/мин. Шпиндель SK50 моментом 303 Нм (опционально). Инструментальный магазин на 120 позиций. Максимальный вес заготовки до 2000 кг. На 30% более высокая точность благодаря охлаждению приводов и направляющих. Продано более 10 000 вертикальных обрабатывающих центров.

МИРОВАЯ ПРЕМЬЕРА –DMU 125 P duoBLOCK® ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ На 30% выше точность за счет интеллектуального управления температурой.

DMU 125 P duoBLOCK® устанавливает новый стандарт 5-осевой обработки. По точности, производительности и эффективности он на 30% лучше. 5-осевая обработка обеспечивает максимальную производительность и точность с высокой динамикой за счет высокой жесткости конструкции duoBLOCK®. От труднообрабатываемых материалов, таких как титан, до самых высоких требований к качеству поверхности. Как и все станки duoBLOCK® в четвертом поколении, DMU 125 P duoBLOCK® также имеет лучшие характеристики для универсальной точной обработки от аэрокосмических деталей до изготовления инструментов и пресс-форм. Это стало возможным также и благодаря наличию систем охлаждения. Например, двигатели по осям В и С, привод оси С, мотор-шпиндель и корпус фрезерной головки охлаждаются в стандартной версии ThermoControl.

Дополнительный пакет точности также обеспечивает всем двигателям приводов, линейным направляющим, ШВП, подшипникам и гайкам (по осям X, Y и Z соответственно) индивидуальное терморегулирование.

• •

•

•

Основные особенности DMU 125 P duoBLOCK® Производительность: до 30% больше жесткости для максимальной производительности обработки. Эффективность: до 30% снижения потребления энергии за счет контроля узлов в соответствии с требованиями, уже заложенными в стандартной версии. Максимальная гибкость и кратчайшее время обработки, благодаря новой оси B с жесткостью на 20% больше и встроенным кабельным подводом. Быстрый и интеллектуальный колесный магазин, который сокращает время смены инструмента до 0,5 сек. и вмещает до 453 инструментов, при этом требует меньшую установочную площадь.

МИРОВАЯ ПРЕМЬЕРА — LASERTEC 45 SHAPE Высокоточная 3D лазерная резка и текстурированние в новом измерении. Как преемник LASTERTEC 40 Shape, новый LASERTEC 45 Shape получает высшие баллы за адаптивность, производительность, точность и простоту управления. Помимо больших ходов, большего размера рабочего стола и более тяжелых заготовок, особенно впечатляет значительное усовершенствование процесса. Основным моментом в этом отношении является уникальное взаимодействие высокоточной оптики и осей станка, число которых может достигать пяти. В зависимости от технологии и материала, это означает, что угол стенки теперь можно свести к минимуму — 5°. Проверенная практикой дополнительная S-оптика также обеспечивает оптимальное качество поверхности за счет финишной отделки параллельных слоев. Фактическое лазерное удаление происходит в горизонтальных слоях. Толщина его составляет от 0,3 до 10 мкм в зависимости от установок лазера.

Дополнительный наклонно-поворотный стол с технологией прямого привода обеспечивает значительную

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

19

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ свободу при 5-осевой обработке. Новый LASERTEC 45 сразу становится фаворитом, если требуется сделать гравировку и надписи (и более глубокие 3D контуры) или филигранные формообразующие, необходимые для миниатюрных технических форм для изготовления инструмента/пресс-форм, для производства игрушек, электроники и бытовых изделий, с надежными и воспроизводительными процессами, с максимальным качеством и без износа инструмента. Это также относится к производителям штампов, инструментов тиснения и просто инструмента, или когда требуются текстуры для литьевых прессформ автомобильной отрасли, для изготовления выдувных форм и электроники; но также есть несколько ограничений в отношении материала. Инструментальная сталь, медь, графит и карбид обрабатываются так же легко, как и заготовки из кубического нитрида бора, PKD, керамики, титана, алюминия, латуни, бронзы, серебра, а также золота — пучком волоконного лазера.

• •

•

•

Основные преимущества LASERTEC 45 Shape Скорость удаления до двух раз выше благодаря новой высокоточной оптике сканирования.

5-координатная обработка лазером благодаря интегрированному наклонно-поворотному столу с прямым приводом (опция). Рабочая зона больше на 80% на той же площади, динамика выше в 3 раза, ускоренный ход до 60 м/мин (по сравнению с LASERTEC 40).

Siemens 840D solutionline с 15"сенсорным экраном: возможно прямое программирование через пульт управления.

ЕВРОПЕЙСКАЯ ПРЕМЬЕРА — NHX 4000 | NHX 5000 ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Горизонтальные обрабатывающие центры с максимальной жесткостью, точностью и динамикой. После мировой премьеры на выставке IMTS, в Чикаго, DMG MORI также представит два компактных и динамичных горизонтальных обрабатывающих центра для высокоэффективного серийного производства от механики и системотехники до массового производства в автомобильной промышленности. Для европейских специалистов на АМВ будут представлены NHX 4000 и NHX 5000 второго поколения. Уникальная особенность этих новых разработок — высокая жесткость благодаря прочной конструкции станины в сочетании с большими подшипниками шпинделя и высокой силой зажима паллеты. Другая решающая отличительная особенность — это шпиндель SpeedMASTER, который был разработан совместно с партнерами. В стандартном варианте он работает при 15000 об/мин с крутящим моментом 111 Нм и мощностью 21 кВт; есть опция с высоким крутящим моментом с той же скоростью и вращающим моментом 200 Нм; высокоскоростная версия со скоростью до 20000 об/мин. Новый шпиндель также имеет внушительный гарантийный срок 10 000 часов.

NHX 4000

20

Стандартная версия новой серии NHX второго поколения имеет стол с прямым механическим приводом с технологией DDM® со скоростью вращения до 100 об/мин и прямыми измерительными системами от MAGNESCALE по всем осям. Его конструкция также была оптимизирована для использования более коротких инструментов. Расстояние от конца шпинделя до центра паллеты максимально сокращено — 70 мм, следовательно, обеспечивает более высокую стабильность в процессе обработки и обеспечивает более длительный срок службы оборудования. Кроме того, новые машины NHX обладают всеми преимуществами, получаемыми от совместного проектирования DMG MORI и уникального интеллекта системы управления, для максимального сокращения пути от идеи до готового продукта благодаря CELOS.

•

•

•

•

•

Основные особенности NHX 4000 | NHX 5000 второго поколения Высокая динамика, для сокращения времени от стружки до стружки до 2,2 сек: 1/1/1 g (NHX 4000) или 1/1/0,8 g (NHX 5000); ускоренная подача до 96 м/мин, 60 м/мин в стандартной версии; на 35% выше динамическая стабильность. Максимальная производительность обработки благодаря новому шпинделю SpeedMASTER: 15000 об/мин, макс.

111 Нм/21 кВт (40% ED); дополнительно 15000 об/мин — версия с высоким крутящим моментом до 200 Нм или высокоскоростная версия — 20000 об/мин. стол с прямым механическим приводом (DDM®), до 100 об/мин для самого минимизации времени позиционирования — 0,8 сек. для NHX 4000, или 1,38 сек. для NHX 5000; оптимальный отвод стружки за счет крутого ската защиты в рабочей зоне и надежных панелей по Y-оси с конструкцией Pantograph.

CELOS с MAPPS на MITSUBISHI для максимального удобства и увеличения рентабельности производства.

ЕВРОПЕЙСКАЯ ПРЕМЬЕРА — NTX 1000 ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Высокоэффективный фрезерно-токарный обрабатывающий центр с максимальной жесткостю и высокой объемной точностью. Второе поколения NTX 1000 является высокоэффективным фрезерно-токарным обрабатывающим центр с наименьшей установочной площадью, что идеально подходит для деталей длиной до 800 мм и диаметром до 430 мм — медицинской техники, аэрокосмической, часовой или электронной промышленности. Оригинальные технологии, такие как DDM® и BMT® позволяют достичь высокой точности и эффективности обработки. Таким образом, вертлужную впадину диаметром 60 мм, изготовленную из титана, можно обработать всего за 7,5 минут, а лопасти реактивного двигателя из Iconell 600 с размерами диаметра 40 х 120 буквально готовы к сборке через три часа. Особенностью NTX 1000 является большая ось Z — 800 мм и расстояние хода по оси Y — 210 мм для

NHX 5000

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ обработки деталей со смещенным центром. Еще есть мощная ось — B с диапазоном поворота ± 120° в качестве основы для комплексной 5-осевой обработки с скоростью до 12000 об/мин в стандартном исполнении (опционально 20000 об/мин). В сочетании с (опционально) нижним 10-ходовым револьвером и его инструментами с прямыми приводами (10000 об/мин), также возможна 4-осевая обработка и одновременная обработка на главном шпинделе и контршпинделе. Повышению производительности способствует и новый дизайн DMG MORI под контролем ERGOline® и CELOS для максимального сокращения пути от идеи до готового продукта. С точки зрения управления, помимо Operate 4.5 с линией решений SIEMENS 840D, NTX 1000 также будет доступен с FANUC 31iB с ноября 2014 года.

Отличительной чертой этого уникального горизонтального обрабатывающего комплекса является кинематика шпинделей по Z оси (в настоящее время ожидает патент). В этом случае, две точные направляющие расположены под углом и обеспечивают чрезвычайно стабильное положение для обработки. Еще одна особенность — направляющие и приводы подачи, которые расположены вне рабочей зоны. Это означает отсутствие проблемы высокой температуры, и поэтому легко достичь максимальной точности даже при длительной эксплуатации. i50 подкупает малым весом своих движущихся деталей по линейным осям, это обеспечивает высокую степень динамики машины и чрезвычайно малое время от стружки до стружки. Крышки расположены так, что стружка беспрепятственно выпадает из зоны резания через станину, и не требуется никакого вмешательства в процесс.

•

•

•

• • •

•

• •

Основные особенности NTX 1000 второго поколения 5-осевая обработка сложных деталей, например, для медицинской, аэрокосмической или автомобильной промышленности с помощью Direct Drive Motor (DDM®) по B-оси. Оптимизированная рабочая зона: на 78% больше ось — Z, для деталей до 800 мм в длину и диаметром 430 мм: обработка больших заготовок за счет малых габаритов, фрезерного шпинделя и дополнительного нижнего револьвера. До 10 инструмента с прямыми приводами со скоростью 10000 об/мин на BMT® Revolver (встроенный Motor Turret). Дополнительная гибкость обработки благодаря оси — X до 105 мм под центром шпинделя. Максимальная и постоянная точность без компенсации за счет контроля температур и роликовых направляющих с зазорами на 50% меньше. Запатентованная (ожидается) тепло-симметричная структура охлаждения бабки; охлаждение всех шарикоподшипниковых приводов, включая гайки, токарные и фрезерные шпиндели по B-оси и BMT® револьвер; максимальная точность, например прямолинейность с точностью до 2 мкм по Y-оси.

Siemens Operate 4.5, а также с FANUC 31iB с ноября. Минимальное необходимое пространство в своем классе — всего 9,9 м2.

ЕВРОПЕЙСКАЯ ПРЕМЬЕРА — I50 Новая революционная концепция для гибкого и экономящего пространство серийного производства. С i50 — DMG MORI разработала горизонтальный комплекс для гибкого и компактного серийного производства, который является революционным. Требование к рабочему пространству с ходами 500 х 550 х 500 мм всего 6,7 м2, шириной всего 1,49 м. Новая разработка в основном предназначена для использования в производственных линиях автомобильной промышленности, в частности, для высокопродуктивной обработки блоков цилиндров и головок цилиндров. i50 был впервые представлен на торжественном открытии в Токио.

•

•

• •

Основные особенности i50 Запатентованная (ожидается) кинематика оси Z: • максимальная жесткость за счет двух направляющих, расположенных под углом; • направляющие находятся за пределами отвода стружки. Низкая подвижная масса за счет X/Y/Z расстояния хода шпинделей • высокая динамика машины для времени от стружки до стружки; • оптимальный отвод стружки за счет конструкции станины машины и круто скатных крышек. Все приводы подачи расположены за пределами рабочей зоны • исключено влияние температуры для обеспечения максимальной точности. Низкая высота машины для сокращения времени загрузки. Варианты стола для кинематики A и B.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ВЫСТАВКЕ AMB — АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА Представительный спектр комплексных производственных решений — DMG MORI Systems.

DMG MORI Systems учитывает свой опыт автоматизации в машиностроении и технологии, движение материалов и необходимую периферию в общей сложности семи производственных систем. От проектирования до ввода в эксплуатацию и долговременной надежности производства, глобальный всеобъемлющий пакет. Услуг является гарантией совершенных решений любого масштаба, в любом количестве и по всем требованиям от предельно простых до крайне сложных. Клиента ожидает машинно-интегрированные системы автоматизации, а также системы для стандартной автоматизации и гибкого автоматизированного производства. Как особое достижение будет демонстрироваться концепция высоко интегрированной производственной линии для компонентов двигателей автомобильной промышленности. www.dmgmori.com

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

21

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

22

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

25

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ОТ РАБОТЫ НА ПЕРСПЕКТИВУ НЕ ОТСТУПИМ В ИЮНЕ ВОЛГОГРАДСКИЙ ЗАВОД «БАРРИКАДЫ» ПРАЗДНОВАЛ 100-ЛЕТИЕ. КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА РИТМ ПОБЫВАЛ В ДЕНЬ ЮБИЛЕЯ НА ЗАВОДЕ И ВЗЯЛ ЭКСКЛЮЗИВНОЕ ИНТЕРВЬЮ У ЕГО ГЕНЕРАЛЬНОГО ДИРЕКТОРА ВЯЧЕСЛАВА АЛАБУШЕВА.

Едва ли не впервые довелось прочитать историю российского предприятия без прикрас, не как перечень трескучих реляций о поступательном движении от победы к победе, а как пьесу с захватывающей драматургией. Речь о волгоградском заводе «Баррикады». Да, сегодня мы завороженно провожаем взглядами комплексы «Искандер-Э» и «Тополь-М» во время парадов на Красной площади, но путь к ним был долгий и по этому пути вполне можно изучать историю всей страны. гражданской продукцией стали буровые установки для Проект создания завода по производству крупнокалинефтегазовой отрасли, производство которых продолберной морской и береговой артиллерии в составе Русжил филиал «Баррикад» — Волгоградский завод буровой ского Акционерного общества артиллерийских заводов техники. стартовал в 1914 году. Однако успешно начавшись, предС середины 50-х годов наша страна взяла курс на ракетприятие, создание которого своей резолюцией одобрил Его ное вооружение, и завод занялся разработкой и изготовлеИмператорское Величество Николай II, попал в водоворот нием самоходных пусковых установок ракетных комплеквойны, смены исторических эпох, невостребованности изсов и другого наземного оборудования. за экономической разрухи, дальнейшей востребованности А потом… Кончина СССР сопровождалась 50-кратным планами индустриализации, но, как написано в истории засокращением гособоронзаказа, который на заводе составвода, «с порочными управленческими решениями в облалял 82% объема выпускаемой продукции. сти организации труда» — всего не перечислишь. Выстояли. Историю завода, а также про его настоящее и будущее Только через 24 года, в 1938 году завод вышел на крейсеррассказал генеральный директор завода. скую скорость с приростом выпуска продукции в 50–70% Вячеслав Алабушев — собеседник интересный. Он обежегодно. При всей лихорадке капитального строительства стоятельно и увлеченно отвечал на мои вопросы, а я пойс одновременным освоением многообразных видов армала себя на том, что, тиллерийских воорупожалуй, впервые жений, завод начал в в моей журналистской ТОЛЬКО ЗА ДВА ПОСЛЕДНИХ ГОДА МЫ ПРИОБРЕЛИ 1935 году выпуск мирпрактике встрети150 ЕДИНИЦ РАЗЛИЧНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ной продукции — паролась с удивительной ОБОРУДОВАНИЯ, В ОСНОВНОМ ЭТО СОВРЕМЕННЫЕ вых экскаваторов с вещью. Рассказывая СТАНКИ.

3 объёмом ковша 1,5 м . о давних страницах То, что было сделажизни завода, в том но в войну, справедличисле военных, Алаво называют подвигом. В подвергавшихся бомбардировке бушев вместо слова «завод» говорит «мы»: не завод выпуцехах рабочие собирали 76-миллиметровые дивизионные скал пушки для фронта, а мы выпускали пушки для фронта. пушки Ф-22 УСВ конструкции Грабина и вместе с ними отЧеловек просто врос в завод. И немудрено. Как выясниправлялись на защиту Сталинграда, из сборщиков превралось, у нынешнего директора завода «Баррикады» в трудощаясь в орудийные расчеты. Ремонтные бригады работали вой книжке первая запись после института — «Завод «Барне в цехах, а на передовой, восстанавливая поврежденные рикады». орудия. Оставшиеся в городе работники сражались бок о бок с солдатами, в том числе и на территории своего за— Сто лет в нашей стране прошли в условиях смены вода. исторических эпох и экономических укладов. Как Изгнание фашистских захватчиков из Сталинграда стало история страны наложилась на историю завода? новой точкой отсчета в истории завода. В феврале 1943 го— История завода такого уровня туго переплелась да завод, как и весь город-герой, был в руинах, а уже с 60-х не только с бесспорными победами в оснащении армии годов началась экспортная история «Баррикад». артиллерией главного калибра, но и с трагическими страЗавод «Баррикады» называют крупнейшим машиноницами истории страны. Иначе быть просто и не могло. строительным предприятием Поволжья. Это не случайно. Пушки, сошедшие с конвейеров нашего завода, громили Наряду с артиллерийским вооружением завод, залечивая немцев на территории Германии, взламывая оборонительраны и заново отстраиваясь, выпускает мирную продукные рубежи. За военный период завод получил два почетцию — экскаваторы, роторы турбин, передние оси к трактоных ордена: орден Ленина и орден Боевого — подчеркиру «Беларусь», экспериментальный реактор для института ваю, Боевого! — Красного Знамени. атомной энергии АН СССР и корпус реактора, компенсаторы для первого в мире атомного ледокола «Ленин», про— Как случилось, что ваш завод выпускал пушки тивовыбросовое оборудование. Но самой востребованной Грабина?

26

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ Специфика продукции завода в предвоенные и военные годы отличалась от той тематики, которой занимался выдающийся конструктор артиллерийскго вооружения Василий Гаврилович Грабин. Мы специализировались на производстве орудий крупного и сверхмощного калибра для морской артиллерии. Когда началась Великая отечественная война, понадобились полевые пушки. В кратчайшие сроки по заданию Комитета Обороны мы освоили выпуск новой продукции: 76-миллиметровой грабинской пушки. Она шла с индексом БР — «Баррикады». Завод освоил производство новой для себя продукции буквально за два месяца, и с августа 1941 по август 1942 года, когда начались активные бомбежки, было выпущено 4000 пушек, столь необходимых фронту. Специалисты высоко оценивали качество этих пушек, хотя запущены в серию они были в сжатые сроки в условиях войны. Параллельно с пушками мы выпускали эффективные и востребованные шавыринские 120-миллиметровые минометы.

завод начал исправно работать. Сейчас у нас есть большой оборонный заказ и наше положение стабильно.

— Можете назвать приблизительный объем вашей инвестиционной программы?

— Цифру не назову, скажу только, что он значительный. Только за два последних года мы приобрели 150 единиц различного технологического оборудования, в основном это современные станки.

— Оборудованию каких стран отдаете предпочтение?

— К сожалению, отечественное станкостроение, несмотря на все предпринимаемые меры, пока не способно обеспечить промышленность высокоэффективными современными станками. Мы в основном приобретали станки производства Южной Кореи, Тайваня, США. Поскольку станочный парк у нас колоссальный, примерно полторы тысячи единиц, то даже те объемы инвестирования, которые — Что было с заводом в страшные месяцы обороны есть сейчас, не позволяют нам резко обновить его. ПониСталинграда? мая, что процесс реновации дорогостоящий, мы не пренеВ период Сталинградской битвы завод был частично брегаем капитальным ремонтом с использованием опыэвакуирован, оборудование было вывезено, завод был та изготовителей станков, которые у нас есть. Меняется полностью разрушен. Тем не менее, в августе 1944 года числовое программное управление, меняются приводы, буквально на руинах было начато производство новейших в принципе вся станочная система подвергается ревизии танковых пушек для с обязательным обесамого мощного танспечением высокой ка Второй мировой точности. Это эффекК СОЖАЛЕНИЮ, ОТЕЧЕСТВЕННОЕ СТАНКОСТРОЕНИЕ, войны ИС-2. Мы уже тивная практика, от коНЕСМОТРЯ НА ВСЕ ПРЕДПРИНИМАЕМЫЕ МЕРЫ, вернулись к своей торой мы не собираПОКА НЕ СПОСОБНО ОБЕСПЕЧИТЬ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ магистральной темаемся уходить, потому ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫМИ СОВРЕМЕННЫМИ тике — орудиям крупчто так мы за меньшие СТАНКАМИ. ного калибра. Это был деньги получаем почти величайший трудовой новое оборудование. подвиг завода. А в послевоенные годы завод, как и вся страна, был — Среди ваших поставщиков вы могли бы выделить вынужден заниматься восстановлением профильного кого-то? С кем вам наиболее комфортно работать, кто производства и наращиванием выпуска продукции для предоставляет лучшие условия? возрождения народного хозяйства. В отдельные годы поЯ не могу никого выделить, взаимопонимание есть ставка гражданской продукции превышала 50%. Ключевой со всеми. гражданской продукцией стали буровые установки очень удачной конструкции, которые шли на все нефтегазовые — Если сопоставить названные цифры, то получается, месторождения Советского Союза. На экспорт эти установчто станочный парк пока обновлен на 10%? ки тоже отлично шли. Объемы производства буровых уста— К сожалению, это так, но процесс обновления оборуновок были настолько велики, что в 70–80-е годы, в перидования непрерывный и постоянный. Понятно, что в дальод перевооружения армии под новую технику, был создан нейшем мы не сможем осуществлять этот процесс ударныфилиал, который впоследствии превратился в самостоями темпами, а сегодня мы это делаем, иначе не сможем тельный завод — Волгоградский завод буровой техники. качественно выполнять те задачи, которые гособоронзаказ С этого момента мы сконцентрировались на военной темаперед нами ставит. тике, и сегодня, к сожалению, основной объем продукции связан только с заказом минобороны.

— Какой из ваших предшественников, на ваш взгляд, внес самый большой вклад в становление, — Вы сказали «к сожалению»? поддержание устойчивости и главное в развитие Именно так, потому что в 80-е годы с развалом Советзавода? ского Союза государственные оборонные заказы были при— Очень значимыми для завода были 70–80-е годы, остановлены, и без «подушки» гражданской продукции когда, как принято говорить, ковался ядерный щит стразавод оказался в очень тяжелом положении, из которого ны. Мы — активный участник этого процесса, и завод в эти не мог выбраться в течение полутора десятков лет. Недедесятилетия очень здорово вырос. Но правильно говорят, версифицированные производства всегда уязвимы в кричто мы всегда стоим на плечах наших предшественнизисных ситуациях. ков. Огромную роль в становлении завода в предвоенные и первые военные годы сыграли талантливый организатор — Но выбрались без банкротства? оборонного производства Лев Гонор — один из первых геТак как наш завод был и остается стратегическим объроев социалистического труда, и Кирилл Герасимов, котоектом, то банкротства допустить не могли, но по формальрый в 60-е годы принес на завод современную организаным признакам оно было. В последний момент были предцию производства. Но одну вещь я хотел бы подчеркнуть приняты меры финансово-экономического оздоровления, особо. Конечно, директор во многом определяет лицо они оказались эффективными, и в результате с 2009 года предприятия. Но наш завод всегда был примечателен тем, СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

27

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ что изготавливал продукцию не только по чужим чертежам, но и, главным образом, по своим собственным разработкам. И вся история завода наполнена именами замечательных конструкторов, которые вошли во все артиллерийские справочники — Илья Иванов, Георгий Сергеев, создавший на заводе школу проектирования, которая была в дальнейшем развита его последователем Виктором Шурыгиным.

ние металлоконструкций моста через Волгу, которую мы выполнили по поручению областных властей, все равно была не профильная. С помощью таких заказов удавалось какое-то время загружать оборудование, занимать коллектив, но не позволяло выйти из кризиса и строить долгосрочные планы. Мы завод сложных агрегатов, где сочетается электроника, гидравлика, электроавтоматика, сложные механические, в том числе и, металлоконструкции. Наш профиль — высокотехнологичные комплексы в условиях мелкосерийного производства. Тем не менее, задача освоения гражданской продукции перед нами поставлена, и она будет решена.

— Проблема кадров актуальна для всех. Как вы ее решаете? Через наставничество, через какое-то свое учебное заведение?

— Прежде всего, не могу не отдать должное серьезной системе подготовки кадров, которая существовала в советское время. Многие специалисты завода, как и я, окон— Когда Пушкин завершил «Бориса Годунова»», он чили наш волгоградский политех, где была и есть специахлопал в ладоши и восклицал «Ай да Пушкин, ай да сулизированная кафедра создания и изготовления ракетной кин сын!». Есть ли в вашем директорстве что-то такое, и артиллерийской техники. При заводе существовал мехачто наполнило бы вас такими же чувствами? нических техникум, который работал непосредственно с заОпределенно. Я по профессии конструктор, всю свою водскими людьми, и была система профтехучилищ. Когда трудовую жизнь занимался проектированием, начинал эта цепочка была утрачена, мы прибегли, я бы сказал, к эккак инженер-конструктор 3 категории КБ завода потом КБ стенсивному способу решения кадровой проблемы — мы выделилось в самостоятельное предприятие ЦКБ «Титан», принимали на завод лучших специалистов с предприятий, и оттуда с должности заместителя генерального конструккоторые банкротитора по проектировались в связи с тяжелой нию я был в 2008 гоэкономической обду назначен на завод ЗАДАЧА ОСВОЕНИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ПРОДУКЦИИ ПЕРЕД НАМИ ПОСТАВЛЕНА, И ОНА БУДЕТ РЕШЕНА. становкой. Такой путь «Баррикады». Сначала уже исчерпан, и мы как первый зам. ген. берем то, что есть директора, потом и. о. на рынке труда. Уровень квалификации этих кадров нас директора, потом как генеральный директор. Что я застал? удовлетворить не может, и мы ведем переподготовку В 2007 году завод был в самом низу, буквально ежедневв собственном учебно-производственном центре. Сегодно собирались руководители, и считали каждую копейку. ня все поняли, что без кадров никакое самое умное новое Невыплаты зарплат, и без того низких, отключение всех оборудование не заработает, и у нас в области при наресурсов, нехватка кадров — вот была стартовая позиция шем участии в одном из колледжей реализуется программоего директорства. И в 2008 мы сделали первые шаги ма дуального образования (см. РИТМ № 5/2014 — ред.), по финансово-экономическому оздоровлению предприкоторая предполагает и теоретическую подготовку, и то саятия, по выходу из кризиса. Те меры, которые были примое наставничество, кураторство заводских специалистов. няты, в том числе, на правительственном уровне, помогли Такая система образования сокращает путь от учебной парнам подняться. Мы использовали данный нам шанс. В реты к современному станку. зультате, в 2009 году мы получили первую за долгие годы прибыль. Появился небольшой оборонный заказ, но объе— Какие виды гражданской продукции вы в последнее мов было достаточно для того, чтобы получать стабильную время освоили, к каким подступаетесь? прибыль, позволявшую расплачиваться с прежними долгаМы уже коснулись с вами этой темы. Отсутствие гражми, оплачивать текущие расходы, повышать зарплату и поданской продукции — это серьезная проблема, над решетихоньку обновлять инфраструктуру. Сегодня мы на заводе нием которой мы будем работать ближайшие 2 года. В тот практически завершили ремонт дорог, производственных период, когда завод не получал гособоронзаказа, он хвапомещений, туалетов, раздевалок, что здорово морально тался за всё, и, к сожалению, не всё было долговременной влияет на коллектив. Мы сделали на базе существующего продукцией. Даже такая серьезная работа, как изготовлездания современный, хорошо оснащенный новейшей орг-

28

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

техникой инженерный комплекс, где работают конструкторы и технологи. Думаю, что за 6 лет, пока я директор, в моральном самочувствии заводчан произошел позитивный сдвиг. Когда пришел на должность, было страшно, тем более, я не был организатором производства. Но, как известно, «глаза страшат, а руки делают». Результат налицо — мы сегодня нормально живем.

и которые, к сожалению, остались только на бумаге. Они не получили воплощения, потому что беда наших предприятий — нехватка оборотных средств. Мы не можем без длинных кредитов под разумные проценты или без поддержки государства провести полный цикл разработки, изготовления и испытания опытного образца и его запуск в производство под конкретных заказчиков. Нас сдерживают особенности ценообразования на военную технику, что — Гипотетическая ситуация: как четверть века назад, не позволяет нам получать такую прибыль, которая обеспеисчезает гособоронзаказ. Что будет с заводом? чила бы нам поступательное развитие. У нас прибыль в ноСегодня международная обстановка такая, что меры вых условиях ценообразования, которое сейчас утвержправительства по обновлению и усилению вооруженных дено, не растет так, как растет сам заказ. Все головные сил абсолютно оправданны. Силовое давление на нашу оборонные предприятия поднимали эту тему. Чем изделие страну не ослабевает, поэтому не вижу никакой вероятсложнее, тем больше кооперация. Сегодня получается так, ности утраты заводом что мы изготавливасвоего основного наем львиную долю иззначения. Чтобы не делия, а получаем четТЕ МЕРЫ, КОТОРЫЕ БЫЛИ ПРИНЯТЫ, В ТОМ ЧИСЛЕ, допустить резкого паверть цены машины. НА ПРАВИТЕЛЬСТВЕННОМ УРОВНЕ, ПОМОГЛИ НАМ дения производства Мы держим общую ПОДНЯТЬСЯ. МЫ ИСПОЛЬЗОВАЛИ ДАННЫЙ НАМ ШАНС. в случае уменьшения цену изделия, изменеили, как вы предполонию она не подлежит, жили, прекращения оборонзаказа, мы должны в течение а смежники могут поднять цену из-за удорожания энергоближайших двух лет решить вопрос о запуске гражданской ресурсов, удорожания продукции смежников и так далее, продукции. Это должна быть такая же высокотехнолои в результате наша прибыль съеживается. Но от работы гичная продукция. Ну, например, сейчас очень актуально на перспективу не отступим. внедрение газа как топлива, альтернативного бензиновоНЕМНОГО О ПАТРИОТИЗМЕ му и дизельному, а у нас на заводе есть разработки подвижных газозаправщиков. Это будет особенно актуально Будь на моем месте корреспондент-мужчина, он нана селе, поскольку в Волгограде планируется перевод сельверняка подробно остановился бы на достоинствах систем хозтехники на газ. Есть более глобальные задумки по созвооружений, которые создают на «Баррикадах». А меня данию ветропарка в Калмыкии. Правда, эта программа моглубоко зацепило другое. На стене офисного коридора зажет быть реализована только при поддержке государства, водоуправления я увидела полочку с контейнером, на копоскольку ветровая энергия намного дороже традиционтором была надпись: «Для использованных батареек». Моных источников. Тем не менее, в Европе ветряки широко жет, это непатриотично, но такой будничный, непафосный применяются, поскольку это экологически чистый и возоби совершенно не свойственный нам способ заботы об окруновляемый источник энергии. Я думаю, что это и наш путь, жающей среде показался мне новым вектором мышления, и нам здесь есть что предложить. не менее важным, чем замечательные образцы вооружений.

— Интернет когда-то создавался для нужд Пентагона, сейчас он принадлежит всем. Есть ли в разработках Зинаида Сацкая «Баррикад» что-то такое, что ушло потом в гражданВыражаем благодарность скую жизнь? Группе компаний «Финвал» Есть такая шутка: «что бы танкостроители ни делали, все за содействие в организации интервью. равно в результате танк получится». У нас есть разработки, которые нами получены при разработке военной техники СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

29

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

КОМПОЗИТЫ И СТАНКИ ДЛЯ ИХ ОБРАБОТКИ ОДНИМ ИЗ ПУТЕЙ РАЗВИТИЯ АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ ЯВЛЯЕТСЯ ШИРОКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ В КОНСТРУКЦИЯХ ИЗДЕЛИЙ КОМПОЗИТОВ С ПОЛИМЕРНОЙ И УГЛЕРОДНОЙ МАТРИЦАМИ. ДЛЯ РАБОТЫ С ТАКИМИ МАТЕРИАЛАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ НУЖДАЮТСЯ В СПЕЦИАЛЬНЫХ НАМОТОЧНЫХ И НАМОТОЧНО-ВЫКЛАДОЧНЫХ СТАНКАХ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ТОЧНОСТИ. РОССИЙСКИЕ СТАНКОСТРОИТЕЛИ ГОТОВЫ ПРЕДЛОЖИТЬ СОБСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И СОСТОЯНИЕ РЫНКА Композиционными называют материалы, в состав которых входят сильно отличающиеся по своим свойствам нерастворимые или малорастворимые один в другом компоненты, разделенные ярко выраженной границей [1]. При создании КМ, как правило, используют синергетический эффект: функциональные свойства КМ выше, чем свойства отдельных компонентов. КМ структурно состоят из матрицы и армирующих компонентов. Матрица является формообразующим элементом конструкции из КМ и в значительной степени определяет, как технологию изготовления, так и эксплуатационные свойства КМ. Классификация композиционных материалов (КМ): 1. Одноматричные и полиматричные, моноармированные и полиармированные КМ.

2. По характеру матрицы композиты обычно разделяют на четыре группы: с полимерной матрицей (КПМ); с керамической матрицей (ККМ); с металлической матрицей (КММ); с углеродной матрицей (КУМ).

3. По форме наполнителя разделяют КМ дисперсионно-упрочненные, волокнистые и слоистые (с нульмерными, одномерными и двумерными армирующими компонентами).

4. По схеме армирования выделяют КМ с одноосным, двуосным и трехосным армированием.

5. По назначению в конструкции изделия: — конструкционные композиты; — функциональные композиционные покрытия.

6. По функциональному назначению: — износостойкие; — жаропрочные; — жаростойкие; — с высокой удельной прочностью; — коррозионностойкие, радиационностойкие, эрозионностойкие; — стойкие к термическому удару и термоциклическим нагрузкам; — КМ со специальными свойствами. Доля использования КМ с матрицами различного типа иллюстрируется структурой мирового рынка КМ (рис. 1). Суммарный объем рынка композиционных материалов оценивают в 60 млд. долл. Стеклопластик (2009 г.). Алюминий Начиная с 1965 года массовая доля применения композиционных материалов KУM 1,6%

KMM 0,2%

в коммерческом авиастроении быстро возрастала и к 2010 году достигла уровня 50%. Боинг 787 — первый полноразмерный коммерческий самолет с крыльями и фюзеляжем из КМ. Каждая машина включает 35 тонн полимеруглеродных ма териа лов (23 т углеродного волокна). Композиты использованы для изготовления фюзеляжа, крыльев, хвостовой части и интерьера (рис. 2). КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ Эти КМ нашли наибольшее применение в производстве аэрокосмической техники. В зависимости от комбинации связующего и наполнителя с учетом формы и габаритов изделия применяют различные методы формообразования (табл. 1). Перечень используемых методов изготовления КМ представлен в табл. 2. Таблица 1 Состав, применение и получение КПМ Применение

Наполнитель

Связующее

Методы получения

Детали общего назначения, армированные волокнами

Целлюлозные, поливинилспиртовые, неорганические

Термостойкие и трудно горючие

Полиамидные, Полиамидные углеродные, неорганические

Химически стойкие

Углеродные, неорганические

Фенольные, Прессование, полиолефины, литье и пр. фторопласты

Электропроводные

Углеродные

Эпоксидные, фенольные

Фенольные, Прессование, меламиновые, литье и др. полиэфирные, полиамидные, полиолефиновые Намотка, выкладка, прессование и пр.

Намотка, прессование и пр.

Применяют различные схемы армирования КМ (рис. 3) в зависимости от характера эксплуатации изделия и схемы его нагружения. Для реализации таких схем в конструкциях

Композиты, ламинированные углеродом Углеродные сэндвич-композиты Алюминий/сталь/титан

Всего используется материалов (по массе) Сталь 10%

Другие 5% Композиты 50%

KKM 1,2%

Титан 15% Алюминий 20%

Для сравнения в Боинг 777 использовано 12% композиционных материалов и 50% алюминия.

KПM 97,0%

Рис. 1. Глобальный рынок композиционных материалов.

32

Рис. 2. Материалы, используемые в конструкции планера самолета Б787.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Таблица 2 Методы получения КМ Спирально-кольцевой метод Позволяет осуществить различнепрерывной намотки оболо- ные схемы укладки волокнистого чек вращения на станках с ЧПУ армирующего материала Метод радиально-перекрест- Позволяет изготавливать ной намотки на многокоорди- изделия сложной натном станке геометрической формы Метод намотки цилиндричеИзготавливают изделия ских конструкций стеклоткадиаметром до 3000 мм и длиной нью, пропитанной связующим до 9000 мм Метод прямого горячего Изготавливают различные прессования на высокопроиз- изделия специальной техники водительных прессах усилием до 2,5 тыс.тонн Метод контактно-вакуумного формования

Изготовление изделий сложной конфигурации

Метод заливки пенокомпозиций в форму заливочной машиной высокого давления

Изготовление конструкционных пеноблоков z

x а)

R, z

б)

д)

в)

е)

y

г)

ж)

з)

C, y

A, x и) к) л) м) Рис. 3. Схемы армирования: а) хаотическая, б) слоистая, в) розеточная, г)-з) ортогональные, и) аксиально-радиально-окружная, к) аксиально-спиральная, л) радиально-спиральная, м) аксиально-радиально-спиральная.

Корпуса контейнеров

Сосуды высокого давления

Органопластиковые корпуса обтекателей

Раструбы из углерод-углеродного КМ для сопловых блоков

Цельномотанный фюзеляж самолета

Сетчатые конструкции

Облегченные стержневые и трубные конструкции

Углеорганопластиковые отсеки

Рис. 4. Элементы авиакосмической техники, изготовленные из КПМ и КУМ.

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ изделий используют специальное намоточное и выкладочное оборудование. Перспективным направлением формообразования изделий из материалов данного класса является предварительная намотка волоконноармированной заготовки простой формы, предварительная подсушка, пластическое деформирование с получением заданной формы и окончательное затвердевание связующего с фиксацией полученной формы. Некоторые отечественные станки для намоточных операций рассмотрены ниже. В качестве армирующего элемента в изделиях аэрокосмической техники часто используют углеродное волокно. В 2012 г. в РФ ввезено 52,6 т. углеродного волокна, 32 т. тканей сеток и лент. Импорт этой продукции растет. Экспорт УВ из РФ составляет примерно 3% от импорта. Крупнейшие потребители: строительство (29%), космос и авиация (27%). КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С КЕРАМИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ В промышленности применяют монолитные и композиционные керамики. Недостатком МК является хрупкость. Добавление дискретной вторичной фазы в виде частиц, пластин, сеченого волокна или непрерывных волокон может усилить керамический материал. Функция вторичной фазы — повышение вязкости, сопротивления термическому удару и придание керамическому материалу других свойств, таких, как износостойкость, коррозионная стойкость, твердость, температурная стойкость. ККМ состоит из керамической матрицы и вторичной фазы из неороганических или органических материалов. Матрица — из оксидной (AL2O3, ZrO2, SiO2, стеклокерамика), нитридной (Si3N4, TiN, AlN, BN) карбидной (SiC, TiC, B4C, ZrC) или боридной (TiB2) керамики. Вторичная фаза присутствует в виде: — керамики, — углерода, — металла (такие композиты называют керметами), — органики (протеины). ККМ обозначают обычно в виде разделенного косой чертой обозначения наполнителя и матрицы, например, C/SiC — углерод/карбидная матрица. В 1999 г. мировой объем продаж изделий из ККМ составлял 212 млн. долл., в 2008 г. — 773,5 млн. долл. Планируемый объем рынка ККМ в 2015 г. составляет 1295 млн. долл. со среднегодовым приростом 8% за последние 5 лет. В аэрокосмической отрасли в 2015 г. объем рынка ККМ составит 212,8 млн. долл. со среднегодовым приростом 6% за последние 5 лет. В аэрокосмической и оборонной технике ККМ используются для термозащиты и как износостойкие материалы. Недавно эти материалы стали применять для изготовления стволов огнестрельного оружия. Основные применения: — термозащита систем и компонентов двигателя самолетов и космических аппаратов; — створки; — носовые обтекатели и уплотнения военных самолетов; — клапаны; — стабилизатор пламени; — сопловые элементы ГТД — двигатели управления положением; — рабочие колеса ТНА, блиски; — камеры сгорания малогабаритных газогенераторов; — сверхзвуковые кромки; — элементы обтекателей; — компоненты ракетных двигателей, сопла, форсунки; — броневые пластинки;

34

— подложка зеркала космического телескопа. Выделяют ККМ с нерегулярной и регулярной (волоконно-керамические) структурой. В последние годы появились новые виды композиционных материалов: — ламинированные композиты; — наноструктуированные керамические композиты; — функционально ориентированные ККМ; — наноструктуированные композитные покрытия; — металлоупрочненные ККМ; — ККМ, упрочненные нанотрубками и нановолокнами; — сверхпластичные ККМ. В ККМ с нерегулярной структурой используют металлические (NB, Cr) упрочняющие частицы и пластины. Под пластинами понимают керамические структуры диаметром 10…100 мкм и толщиной 1…10 мкм. ККМ с регулярной структурой содержат длинные волокна или нити, ориентированные в различных направлениях и формирующие двух- или трехразмерную архитектуру. Они проявляют более высокие механические и термические свойства, чем ККМ с нерегулярной структурой и характеризуются следующим: — отличные механические свойства при высоких температурах; — высокая удельная прочность и жесткость; — хорошая размерная стабильность; — низкие значения коэффициента теплового удлинения; — хорошее сопротивление тепловому удару; — хорошее сопротивление окислению. Однако такие материалы дороже из-за более сложной технологии изготовления и очень низкой обрабатываемостью резанием. Они практически используются для изготовления износостойких и теплостойких изделий, таких как детали турбин. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Технологию изготовления изделий из КМ можно разделить на два этапа — предварительное формообразование заготовки и окончательная обработка конструктивных элементов, которые невозможно или нецелесообразно получить на первом этапе. Проблема обработки таких элементов осложняется тем, что физико-химические свойства и обрабатываемость компонентов КМ различными методами и способами сильно отличаются [1]. Методика разработки технологии обработки КМ основывается на анализе требований чертежа и технических условий на изготовление, анализе физико-химических свойств составляющих компонентов, определении множества возможных технологических решений и оптимизационной процедуре выбора наилучшего в данных условиях варианта технологии. Развитие отечественной ракетно-космической техники идет по пути увеличения общих габаритов изделий, ужесточения требований по массовым характеристикам и все более широкого применения в конструкциях изделий композитов с полимерной и углеродной матрицами. Использование для таких изделий универсального станочного оборудования, как правило, не представляется возможным, и требуется разработка специальных средств технологического оснащения с повышенными требованиями по надежности и точности. Важным направлением развития отечественного специального станкостроения является создание намоточных и намоточно-выкладочных станков. ФГУП "НПО Техномаш" начало создавать оборудование для получения деталей из полимерных композиционных материалов методом на-

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

мотки в 1960 году. Можно проследить тенденцию развития данной группы оборудования. Станки для намотки КПМ на оправку сложной формы с любым заданным рисунком укладки можно было создать только с применением ЧПУ. Они отличались разнообразием габаритов и масс изготавливаемых изделий, их формой, применением армирующих материалов на основе различных волокон, способами намотки („сухой”, „мокрый”), возможностью выкладки изделий, величиной натяжения армирующего материала при намотке, производительностью, типом следящих приводов, типом систем ЧПУ, количеством контролируемых и регулируемых параметров намотки и др. За период с 1963 по 1986 годы было спроектировано и изготовлено около 70 специальных многокоординатных станков с ЧПУ типа СНП и КУ для «сухой» и «мокрой» намотки изделий из ПКМ (корпуса, сопловые раструбы, емкости высокого давления, обтекатели, длинномерные трубы, криогенные патрубки и др.). Некоторые из них до сих пор эксплуатируются на предприятиях (рис. 5).

Рис. 5. Специальный намоточный станок модели КУ 463 Ф3 для изготовления крупногабаритных изделий из КПМ типа кокон диаметром до 2500 мм.

В 2010–2013 гг. были изготовлены опытные образцы специальных намоточных станков нового поколения (таб. 3), предназначенные для изготовления: • СНП 21 — длинномерных элементов антенных систем КА диаметром 50–150 мм и длиной до 3200 мм; • СНП 25 — крупногабаритных корпусов, сопловых раструбов, емкостей высокого давления, силовых многослойных оболочек головных обтекателей, хвостовых отсеков, силовых оболочек диаметром до 3000 мм и длиной до 11000 мм; • СНП 33 — криволинейных пространственных трубных элементов конструкций изделий РКТ, в том числе труб нецилиндрической формы и переменного сечения («горловины», «переходы», патрубки топливных криогенных магистралей); • СНП 32 — изделий сложных геометрических форм диаметром до 1000 мм и длиной до 4000 мм из ПКМ, в том числе из новых типов композиционных материалов; • СНП 34 (рис. 6) — топливных криогенных патрубков различной конфигурации. СНП 36 используют для изготовления раструбов ракетных двигателей из углеродных материалов с диаметром до 2500 мм; СНП 35 для изготовления из полимерных композиционных материалов элементов крупногабаритных трансформируемых механических систем космических аппаратов типа «спица» (рис. 7). Все разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» намоточные станки оснащены системами автоматического контроля и регулирования основных технологических параметров ККМ и процесса намотки: содержания связующего в «мокрой» ленте, температуры связующего в пропиточной ванне,

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ Таблица 3 Техническая характеристика намоточного оборудования

Рис. 6. Опытный образец станка модели СНП 34 для намотки криогенных трубопроводов.

Модель

Год разработки

Число шпинделей

Диаметр изделия, мм

Длина изделия

Натяжение, Н

Вид намотки

Число управляемых осей

СНП 21

2010

1

30–600

До 3500

100–250

Сухой, мокрый

4

СНП 33

2010

1

30–300

До 2000

10–100

Сухой

6

СНП 34

2013

2

20–150

До 1500

200– 1000

Сухой, мокрый

7

СНП 32

2011

1

20–100

До 4000

30–3000

Сухой, мокрый

5

СНП 36

2013

1

200–2500

До 3500

200– 2500

Сухой, мокрый

5

СНП 35

2013

2

50–500

До 3000

10–500

Сухой, мокрый

8

натяжения армирующих материалов при намотке и др. В настоящее время производится разработка и изготовРис. 7. Специальный намоточный станок ление выкламодели СНП 35. дочных головок для автоматизированного комплекса с ЧПУ. Рассмотренное выше оборудование предназначено для создания методами намотки или выкладки пространственно сложных форм элементов космической техники. Однако, в ряде случаев необходима дополнительная обработка полученных заготовок для получения окон, отверстий, сборочных баз и иных элементов, которые нецелесообразно или невозможно изготовить намоткой. Для этих целей спроектирован и изготовлен пятиосевой обрабатывающий центр с ЧПУ модели ОЦП 3000, предназначенный для механической обработки крупногабаритных изделий из ПКМ, характерных для отрасли (фермы, переходные узлы, стыковочные узлы, элементы головных частей, адаптеры, антенные решетки, раструбы, сопла и др.) В НПО «Техномаш» также разрабатывается концепция применения технологий обработки КМ на основе физико-химических и комбинированных методов обработки. С этой целью разработаны следующие технологии: — ультразвуковая резка, прошивка, фрезерование хрупких КМ; — лазерная резка, перфорация, зачистка заусенцев и сколов; — электроэрозионная и электроэрозионно-ультразвуковая обработка изделий из керамик; — получение пространственно сложных ажурных форм методом плазменной металлургии; — изготовление пространственносложных Рис. 8. Многокоординатный станок с ЧПУ для форм из С/SiC — комбинированной алмазноультразвуковой материалов с пиобработки композиционных изделий.

36

ронасыщением углеродом и последующей пропиткой жидким кремнием; — технологии вакуумного нанесения различных функциональных покрытий на изделия из КМ. На рис. 8 показан многокоординатный станок для комбинированной алмазноультразвуковой обработки композиционных материалов. В пятикоординатной компоновке станок способен обеспечить проведение операции обработки сложно контурной поверхности алмазным или специальным лезвийным инструментом. Углепластик КМУ-4Л

Трубка с фрезерованным пазом Образец, на котором представлены возможности ультразвуковой размерной обработки по сверлению, фрезерованию и разрезке

Трубка с отверстиями, расположенными 0,3 мм друг от друга

Деталь с фрезерованными пазами и пазом «ласточкин хвост»

Отверстия с прямоугольными циковками

Резка плоских деталей

Отверстия с фасками 120°

Фрезерование пазов

Углеродный материал ЛУКМ

Крышка с отверстиями диаметром 1,8 мм на расстоянии 0,5 мм друг относительно друга

Пластина с отверстиями диаметром 2 мм на расстоянии 0,5 мм и 0,3 мм друг относительно друга

Рис. 9. Комбинированная алмазно-ультразвуковая обработка изделия из композиционных материалов.

На рис. 9 показаны элементы деталей из различных материалов, обработанные на данном станке. Как видно, возможности станка позволяют изготавливать различные элементы изделий из КМ, в том числе ККМ с одного установа заготовки.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Д. В. Панов, А. Н. Коротков, Б. П. Саушкин ФГУП "НПО "Техномаш" e-mail: spb47@mail.ru

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

CAI-СИСТЕМА PowerINSPECT ОТ КОМПАНИИ Delcam. ВОЗМОЖНОСТИ НОВЫХ ВЕРСИЙ Компания Delcam (www.delcam.com) является крупнейшим в мире специализированным разработчиком CAM-систем*. Она предлагает завершенные комплексные CAD/CAM/CAI-решения, предназначенные для конструкторско-технологической подготовки производства, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и контроля точности изготовления изделий. Для разработки эффективных управляющих программ для станков с ЧПУ Delcam предлагает семейство из четырех CAM-систем: PowerMILL, FeatureCAM, PartMaker, Delcam for SolidWorks и ArtCAM. Все эти CAM-системы ориентированы на применение в различных областях механообработки, поэтому они не конкурируют между собой. Для сравнения фактической формы детали с ее теоретической компьютерной CAD-моделью Delcam предлагает CAI-систему PowerINSPECT (www.powerinspect.com/ru), которая может работать как полностью самостоятельный аппаратно-независимый программный продукт, поддерживающий работу с широким спектром координатно-измерительного оборудования различных производителей и типов, в том числе стационарные КИМ с ЧПУ, мобильные КИМ-манипуляторы типа «рука», лазерные 3D-сканеры, оптические измерительные комплексы и т. п. Кроме того, в CAD/CAM/CAI-решениях Delcam реализованы высокоэффективные прогрессивные технологии механообработки, включающие этап измерения фактической формы изделия (и/или его положения на станке с ЧПУ) посредством прецизионных контактных измерительных датчиков (так называемых измерительных головок), устанавливаемых непосредственно на станке с ЧПУ. Важным преимуществом CAI-системы PowerINSPECT является возможность ее тесной интеграции с CAD/CAM-системами Delcam, что позволяет посредством комплексного решения успешно решать задачи адаптивной механообработки и виртуального базирования деталей на станках с ЧПУ. Подобные задачи практически невозможно решить при помощи независимых CAM- и CAI-систем, не имеющих друг с другом тесной интеграции на уровне формата данных.

Возможности CAI-системы PowerINSPECT постоянно совершенствуются. Например, в 2013-й версии появилась поддержка двухстоечных КИМ с ЧПУ, применяемых в автомобильной промышленности на линиях кузовной сборки. (* по данным независимой аналитической компании CIMdata)

38

В PowerINSPECT 2013 R2 был добавлен новый адаптивный метод контроля контура кромок листовых деталей на КИМ с ЧПУ, обеспечивающий улучшенный способ измерения тонкостенных пружинящих деталей, таких как штампованные металлические элементы кузова автомобиля, формованные изделия из композитных материалов и термоформованные пластиковые панели. Так как толщина измеряемой детали при этом соизмерима с диаметром сферы наконечника щупа, деформация детали может привести к тому, что КИМ с ЧПУ “промахнется” щупом мимо измеряемой кромки. Поэтому усовершенствованный метод предполагает последовательность контактных измерений в два касания. Первый замер выполняется на формообразующей поверхности детали вблизи измеряемой кромки и позволяет определить истинное положение формообразующей поверхности и прилежащей кромки детали. Второй замер делается непосредственно на кромке, после чего истинный размер кромки детали автоматически вычисляется на основе координат центра щупа и его диаметра. Описанный выше метод «в два касания» позволяет с высокой точностью и достоверностью автоматизировано контролировать точность сборки (сварки) кузовных элементов, даже если изделие имеет значительные отклонения от номинальной CAD-модели (вследствие погрешностей позиционирования листовых деталей в процессе сборки, а также различных деформаций и пружинения изделия). Как и другие методы измерения в PowerISPECT, эта последовательность может быть полностью запрограммирована, смоделирована и отредактирована в офлайн-режиме. В процессе измерений PowerINSPECT автоматически адаптирует координаты второго замера в соответствии с фактическим положением измеряемой кромки, выявленным в процессе первого замера. Для того чтобы в сгенерированном в PowerINSPECT отчете можно было легко отобразить результаты обмеров методом «в два касания», в стили визуализации погрешностей был добавлен еще один графический элемент, обозначающий отклонение фактической точки выполнения замера от номинального положения. Если пользователь PowerINSPECT применяет для отображения погрешностей традиционную схему цветового кодирования в виде цветных точек (так называемую конфетти), то отклонение координат точки измерения может отображаться непосредственно возле них. Кроме того, если отклонения выводятся в виде линейных столбцов, значение отклонения точки измерения также может быть отображено рядом с ними. В любом случае пользователь может очень быстро визуально выявить величину отклонений в каждой точке и четко локализовать проблемные области. Для автоматизации процесса измерений и вычисления неявно определяемых геометрических параметров

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА в PowerINSPECT существует понятие типовых геометрических элементов (плоскости, окружности, цилиндры, сферы и т. д.). В PowerINSPECT 2013 R2 была добавлена поддержка измерений эллипсов и открытых торических поверхностей (колец). Эллипсы необходимы для описания линии пересечения конических (цилиндрических) поверхностей с плоскостью. Торические поверхности позволяют описывать геометрию различных трубопроводов, внутренних каналов круглого сечения и элементов корпусов. Например, при работе с торической поверхностью PowerINSPECT автоматически отобразит на 3D-модели образующую окружность и характерные для тора диаметры. Пользователь также может определить положение фактической оси трубопровода и найти точку сопряжения соседних участков (тор-цилиндр или тор-тор). Благодаря этому нововведению значительно расширилась область применения CAI-системы. При создании последовательностей замеров для стационарных КИМ с ЧПУ и станков с ЧПУ, оснащенных прецизионными контактными измерительными системами, очень важно обеспечить надежность (безопасность) и эффективность управляющих программ, так как любые столкновения чреваты дорогостоящими поломками. Для трехмерной визуализации процесса выполнения замеров в PowerINSPECT используются точные 3D-модели КИМ, измерительного щупа, крепежной оснастки и CAD-модели изделия. В процессе компьютерной симуляции пользователь имеет возможность ускорять или замедлять процесс, чтобы досконально исследовать все участки управляющей программы на возможные столкновения. В том случае, если по какой-то причине пользователь изменил траекторию щупа на каком-либо участке управляющей программы, он может запустить выполнение 3D-симуляции на неизмененных участках в ускоренном режиме, а затем замедлить процесс для детального изучения отредактированной части траектории. Одним из существенных усовершенствований в 2014-й версии PowerINSPECT стала улучшенная поддержка головки Renishaw PH20 с контактным триггерным датчиком. Этот датчик использует все преимущества пятиосевого позиционирования измерительного щупа, что позволяет обмерять детали сложной формы всего за один установ на стационарную КИМ с ЧПУ. Благодаря этому не требуется изготовление вспомогательной крепежной оснастки и исключаются погрешности повторного базирования. В процессе измерений двумерные элементы всегда проецируются на базовую плоскость. Например, если измеряется сквозное цилиндрическое отверстие, выполненное по нормали к поверхности, пользователю обычно необходимо знать лишь его диаметр. Новая версия PowerINSPECT позволяет создать в дереве последовательности измерений комбинированный элемент, объединяющий в себе базовую плоскость и двумерный примитив (окружность, прямоугольник и т. п.). Такой подход позволяет исключить из автоматически генерируемых отчетов избыточную информацию о базовых плоскостях, особенно в тех случаях,

когда их ориентация очевидна и не требует пояснения. В результате упрощается дерево последовательности измерений, а автоматически сгенерированные отчеты содержат только действительно важную информацию. Использовать комбинированные элементы в дереве последовательности измерений особенно эффективно в процессе итерационной настройки и регулировки сложных сборок. Комбинированные элементы позволяют быстрее и проще переходить назад и вперед между последовательными измерениями. В частности, если пользователю необходимо повторно измерить только высоту цилиндра, а не его диаметр и положение в пространстве, теперь будет достаточно повторно измерить только один интересующий параметр — высоту. Изначально такой сценарий измерений предназначался для точного базирования деталей на станке с ЧПУ, но его можно успешно использовать в любых случаях, когда пользователю нужно точно отрегулировать требуемое положение детали в сборке. В процессе измерений на мониторе компьютера незамедлительно отображается широкий спектр вспомогательной информации, например номинальный размер и его фактическое отклонение. Благодаря этому оператор КИМ может быстро принять решение о целесообразности выполнения оставшейся последовательности замеров. В случае выявления ошибок на ранних стадиях процесса это исключает потери времени на рутинное бессмысленное выполнение всей оставшейся последовательности измерений. В PowerINSPECT 2014 пользователь может сохранять данные калибровки конкретного измерительного щупа в специальную базу данных, чтобы впоследствии иметь возможность отслеживать техническое состояние оборудования и снизить вероятность ошибок. В 2014-й версии PowerINSPECT разработчики усовершенствовали пользовательский интерфейс программы, и в результате он стал интуитивно более понятным, а также простым в освоении и использовании. Сделано это было из-за того, что в последних версиях PowerINSPECT существенно расширились функциональные возможности этой CAI-системы и увеличилось количество поддерживаемых типов измеряемых геометрических элементов, что потребовало переработки иконок графического интерфейса. Кроме того, у пользователя появилась возможность создавать собственные панели инструментов, что упрощает использование наиболее часто выполняемых функций. Пользователь может сохранять созданные настройки панелей инструментов в файл, чтобы затем с его помощью перенести привычную программную среду на другой компьютер. www.delcam.ru Тел. +7 499 685 00 69

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

39

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

ADEM. ПОРТРЕТ В МИНИАТЮРЕ СТАТЬЯ ПОСВЯЩЕНА ПОПУЛЯРНОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ CAD/CAM/CAPP/PDM СИСТЕМЕ ADEM, КОТОРАЯ ИГРАЕТ ВАЖНУЮ РОЛЬ НЕ ТОЛЬКО НА ПРОИЗВОДСТВЕ, НО И ПРИ ПОДГОТОВКЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ СОВРЕМЕННОГО УРОВНЯ. Рассмотрим три ключевых составляющих процесса конструкторско-технологической подготовки производства: проектирование моделей изделий и выпуск конструкторской документации; программирование станков с ЧПУ на основе моделей; проектирование техпроцессов и выпуск технологической документации. Вопросы проектирования сборочных единиц управления документами, работы с библиотеками и БД, анализа технологичности, оптимального раскроя, создания пресс-форм и многие другие возможности системы ADEM–VX выходят за рамки данного обзора.

Кроме основного функционала моделирования ADEM CAD содержит специализированные возможности для прикладных задач проектирования оболочечных конструкций, изделий из листового материала, пресс-форм и др. Особое место в системе занимает аппарат создания конструкторской документации (рис. 3). Он успешно поддерживает как автоматизированное построение чертежей по 3D моделям, так и режим традиционного плоского черчения. Оба подхода успешно применяются в проектных и конструкторских и технологических бюро. ADEM CAD обеспечивает полную поддержку ЕСКД и ЕСТД.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫПУСК КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Рис. 3. Чертеж корпуса ДВС малой тяги. Рис. 1. Проект ДВС малой тяги.

Конструкторский модуль системы ADEM CAD является системой универсального гибридного моделирования. Он одинаково хорошо работает как с плоскими объектами в качестве эффективной «чертилки», так и с твердыми объемными телами и с поверхностями. Для построения и редактирования объемных сборок и деталей (рис. 1, 2) используются единые методы и команды. Твердое тело можно разбить на составляющие грани и таким образом перейти к поверхностному представлению модели, и наоборот. Таким образом, ADEM CAD Рис. 2. Натурный образец ДВС малой тяги. является универсальной системой 3D и 2D моделирования. При этом реализованы гибкие механизмы заимствования объектов из других CAD-систем. Это касается не только интерфейсов обмена данными, но и развитого аппарата прямого редактирования и «лечения» импортируемых моделей.

40

2. ПРОГРАММИРОВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ Возможности системы ADEM в части программирования оборудования с ЧПУ обеспечивают поддержкой практически все известные технологии механообработки. Среди них: фрезерование 2,5–5x, токарные и токарно-фрезерные технологии, лазерная и газовая резка и сварка 2–5x, электроэрозия 2–4x, гравирование и многое другое (рис. 4–7). А поддержка таких функций как высокоскорост-

Рис. 4. Детали после фрезерной и токарной обработки.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ная обработка и плунжерное фрезерование, вкупе с эффективным функционалом, определяет ее лидирующее положение среди систем подобного класса. Автоматизация программирования включает самые современные методы и достижения высокоскоростной обработки, ресурсо и энергосбережения. Рассмотрим формирование управляющих программ для фрезерования. В классическом варианте применения ADEM CAM следует задать программную операцию, модель оборудования, инструмент, форму заготовки, необходимые технологические команды и подключить нужный постпроцессор. К операции можно добавлять конкретные технологические переходы и конструктивные элементы (КЭ).

Рис. 5. Модель для многопозиционной фрезерной и сверлильнорасточной обработки.

детали системой технологических КЭ и осуществляет ввод данных в CAM. Широкий выбор способов формирования подхода и отхода позволяет создавать эффективные управляющие программы с минимумом нерабочих перемещений. Система может формировать траектории с большим количеством различных типов обработки: зигзаг, петля, спираль, эквидистанта, контурные и эквидистантные зигзаг и петля, трохоида и другие. Назначение геометрии инструмента может осуРис. 7. Деталь после фрезерной 3x ществляться как координатной обработки и гравировки. заданием параметров в одном из шаблонов инструмента, так и на основе построенных контуров. Широкий выбор возможных вариантов врезания позволяет избегать появления «зарезов», а механизм оптимизации подачи в зависимости от толщины стружки, снимаемой каждым зубом фрезы, продлить срок службы инструмента. Между геометрической моделью и маршрутом обработки сохраняется ассоциативная двунаправленная связь. При изменении геометрии автоматически пересчитывается траектория движения инструмента. А при попытке внести изменения в модель, которые сделают некорректным задание конструктивных элементов, например, при удалении контура, использующегося в CAM, система выдаст соответствующее предупреждение.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХПРОЦЕССОВ И ВЫПУСК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Рис 6. Опытный образец после многопозиционной обработки.

Например, при задании конструктивных элементов для 2,5-координатной обработки могут использоваться 7 типов: колодец, стенка, окно, паз, плоскость, уступ и плита. Их определение может осуществляться как на основе простых плоских контуров, так и на основе 3D-модели. Конструктивные элементы для 3, 4 и 5 координатного фрезерования формируются на основе 3-мерной модели изделия или ее комбинации с плоскими контурами. Геометрия задается посредством указания обрабатываемых и контрольных поверхностей, пространственных кривых и пр. После задания всех необходимых параметров перехода по результатам виртуального моделирования автоматически формируется траектория движения инструмента. В девятой версии системы появилась новая возможность подготовки данных. Специально разработанный модуль CAM-Expert позволяет исключить множество рутинных процедур. Он автоматически представляет модель

Модуль ADEM CAPP является системой проектирования технологических процессов, которая позволяет с различной степенью автоматизации проектировать единичные, групповые и типовые ТП по многим направлениям: механообработка, сборка, сварка, гальваника, штамповка и др. Рассмотрим некоторые его особенности на примере механической обработки. Основным элементом исходных данных в процессе разработки является конструкторская документация. Все необходимые параметры, такие как материал изделия, сортамент, масса, автоматически переходят из нее в техпроцесс. Технологическая информация в системе представляется в виде структурированного дерева операций, переходов, единиц оснастки и других элементов. К каждой операции могут быть добавлены соответствующие эскизы, созданные с привлечением функционала модуля CAD. В ADEM CAPP существует несколько методов создания единичных техпроцессов. Один из них — последовательное формирование структуры путем добавления операций, переходов, эскизов и т. д. При этом в распоряжении технологов находятся классификаторы операций и переходов, базы по оборудованию, оснастке, режущему и мерительному инструменту. Используется контекстная фильтрация, позволяющая отсечь несовместимые сочетания операций, оборудования, переходов и оснастки, вследствие чего сокращается объем обрабатываемой информации. Автоматизированы процедуры назначения режимов резания и определения норм времени.

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

41

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА Одна из важных особенностей ADEM CAPP — интеграция с модулем CAM, т. е. программная операция на общих основаниях включается в технологический процесс. Выбранный при этом инструмент и режимы обработки автоматически добавляются в технологию и при формировании документации заносятся в технологические карты и ведомости. После расчета траектории и создания управляющей программы в данные соответствующей операции вносятся точные значения норм времени. Порядок операций, переходов и иерархия элементов могут быть с легкостью изменены с последующей автоматической перенумерацией, что позволяет гибко реорганизовывать структуру технологического процесса. Другим способом проектирования техпроцесса является использование типовых технологических объектов. Любой технологический объект, будь то операция, или переход, может быть сохранен и в дальнейшем использован при разработке других технологий, как в неизменном виде, так и с последующей корректировкой. Наряду с этим в системе возможна работа нескольких технологов над одним большим техпроцессом, состоящих из самых разных операций. Еще один вариант проектирования — использование объектно-ориентированных технологий, в том числе алгоритмов автоматического создания маршрутов обработки. Ярким примером такого подхода является сервис обработки отверстия, который позволяет на основе данных о размере, точности и типе отверстия сформировать полный маршрут его обработки. В ADEM CAPP предусмотрены широкие средства настройки и адаптации системы к конкретным требованиям пользователя. Они включают: настройку вида формируемой документации, в том числе создание собственных

42

бланков карт и отчетов, пополнение и редактирование баз данных оборудования, его привязку к производственным подразделениям, баз данных оснастки, режимов резания и норм времени, перечень операций, переходов и т. д. Конечной целью технологического проектирования является технологическая документация и сводные данные по материалам, оснастке, инструменту и др. для передачи в системы планирования, учета и управления производством. ADEM CAPP формирует различные виды карт, ведомостей и отчетов, а это более 50 возможных выходных форм, выполненных в полном соответствии с требованиями пользователя. Таким образом, ADEM CAPP является гибким средством автоматизации труда технолога и позволяет существенно повысить эффективность технологического проектирования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Модули и компоненты системы ADEM–VX глубоко интегрированы друг с другом, представляют единое конструкторско-технологическое пространство, что явно выделяет систему среди других продуктов на рынке САПР.

ADEM–VX органично сочетает средства автоматизации для различных видов инженерной деятельности, оперативное взаимодействие которых является ключом к рентабельному производству.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Андрей Быков ООО «АДЕМ – Центр» т/ф (495) 462-01-56, 502-13-41 e-mail: moscow@adem.ru, www.adem.ru

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

43

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

УВЕЛИЧЕНИЕ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ И МАШИН ВНЕДРЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫЕ ОТРАСЛИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ОБЕСПЕЧИТ КОЛОССАЛЬНОЕ ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ, МАШИН И МЕХАНИЗМОВ. сложности из разных материалов размерами от десятков миллиметров до нескольких метров и весом от сотен граммов до нескольких тонн (рис. 1, 2). Об эффективности этой технологии говорят такие данные из практики. Стоимость упрочнения в среднем не превышает 10–15% стоиРис. 1. Компрессорные лопатки ГТД. мости новой детали, а износостойкость и срок службы упрочненной поверхности повышается от 2 до 5 раз. Причем, чем сложней и дороже деталь, чем длительней технологический цикл ее изготовления, тем выгодней применять лазерную обработку для повышения срока службы ее быстроизнашивающихся поверхностей. По самым скромным подсчетам срок окупаемости затрат на создание оборудования и освоение технологии при двухсменной работе составляет не более 1,5 лет, а срок службы лазерного оборудования составляет не менее 15 лет. На сегодняшний день для разных отраслей разработаны и находятся в стадии изготовления еще четыре новых уникальных мощных многокоординатных автоматизированных комплекса: для упрочнения крупногабаритных деталей с зоной обработки 2500х1000х500 мм; для упрочнения поверхностей крупногабаритных деталей в виде тел вращения; для обработки внутренних поверхностей труб диаметром от 30 мм до 160 мм длиной труб до 8 м и обработанной поверхности до 3250 мм (рис. 3, 4).

Рис. 3. Лазерный технологический комплекс ЦЛТ-Ю-5 для упрочнения поверхностей крупногабаритных деталей сложной формы.

┴ 0,02 У

Т1

┴ 0,02 У 0,8

112 0,8

25

H

38h11 Т2

2

У

44

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Д2

1+0,5

ø233h9 ø325h10

1

ось центров

ø100h7

ø250h6

ø550 ø314,6h6

ø413

Известно, что любое предприятие, любая отрасль, наконец, страна в целом, тратит много средств на ремонт и восстановление оборудования, механизмов, машин и теряет время и деньги из-за простоев производства во время этих ремонтов. В масштабах предприятий эти издержки исчисляются десятками и сотнями миллионов рублей, а в масштабах отраслей и страны в целом — миллиардами и десятками миллиардов рублей. Известно также, что более 70% выхода из строя оборудования, механизмов и машин или временного вывода их из эксплуатации являются следствием износа трущихся поверхностей на 0,3–0,5 мм. Следовательно, чрезвычайно актуальна разработка и освоение высокоэффективной технологии повышения износостойкости именно трущихся быстроизнашивающихся поверхностей деталей. В этом смысле технология упрочнения должна быть локальной. И в тоже время для более быстрой окупаемости затрат она должна быть глобальной — максимально широко применимой для обработки деталей из разных материалов для самых различных отраслей и производств. Руководствуясь изложенным, а также, учитывая технологические и экономические преимущества лазерной обработки материалов, идет разработка, освоение и производственное применение технологии лазерного поверхностного термоупрочнения, создание специального высокоэффективного автоматизированного оборудования для ее реализации. Одновременно активно ведутся работы не только по радикальному (в разы) снижению абразивного износа трения, но и по повышению теплостойкости, коррозионной стойкости, усталостной прочности, устойчивости против эрозии, разгарных сеток и других негативных для ресурса деталей последствий, возникающих при их эксплуатации. Эти технологические возможности особенно целесообразно активно использовать в таких отраслях, как ракетно-космическая, авиационно-космическая, моторостроительная, станкоинструментальная, судостроительная, тяжелое энергетическое и транспортное машиностроение и т. д., где производится сложная дорогостоящая продукция по сложной многоплановой (многопрофильной) технологии из дорогих материалов большой номенклатуры. Кроме того, продукция этих отраслей эксплуатируется в особых условиях многофакторных воздействий. Для реализации технологии созданы специализирован2088 ные лазерные ком720 плексы с разными 536 103h11 технологическими 90 возможностями по мощности лазерных У источников и размерам зон обработки, на которых упрочне1 Д ны по заказам пред3 приятий изнашива1200 ющиеся поверхности нескольких десятков тысяч производственРис. 2. Ротор ОАО «Турбонасос». ных деталей разной

ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА Рассмотрим особенности технологии и меры, необходимые для повышения качества обработки, срока службы упрочненных поверхностей, повышения производительности и снижения стоимости упрочнения.

КОРПУСА, ПАНЕЛИ, РЕКЛАМНАЯ ПРОДУКЦИЯ - ГОТОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ  Изготовление под ключ приборных панелей, а также корпусов приборов и пространственных коробов любой сложности с лазерной маркировкой, покраской или гальваническим покрытием. Изделия могут комплектоваться резьбовыми втулками, шпильками, стойками, ручками и приборными ножками.  Возможен заказ любой сувенирной продукции: от сложных эксклюзивных в.. ювелирных изделий до бизнес-сувениров.

Рис. 4. Лазерный технологический комплекс ЦЛТ-Ю-5-Т для упрочнения внутренних поверхностей труб.

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА, НАПЛАВКА

Общеизвестно, что при лазерной обработке при прохождении пятна лазерного излучения по поверхности детали в отличие от любых других тепловых воздействий, происходят эффективные структурно-фазовые изменения в поверхностном слое с образованием мелкодисперсной структуры с повышенной твердостью и износостойкостью (рис. 5, 6). Причины: быстрый нагрев обрабатываемой поверхности и быстрое ее охлаждение, т. е. жесткий термический цикл.

 Сварка изделий из любых металлов и сплавов – круговые, линейные и сложнопрофильные швы. Сварка корпусов датчиков, разъемов, тепловых труб, сильфонов, деталей гидро- и вакуумных систем, а также изделий из пористых и сетчатых материалов. Лазерная пайка и наплавка. Толщина свариваемых материалов 0,1 - 2,5 мм.

ЛАЗЕРНАЯ МИКРООБРАБОТКА  Изготовление цилиндрических и конусных сквозных и несквозных отверстий любой формы глубиной до нескольких миллиметров, диаметром от нескольких мкм;  Изготовление паяльных масок, подложек микросхем;  Производство форсунок, сопел, микромаркировка деталей;  Прошивка отверстий и скрайбирование керамических подложек для микроэлектроники.

ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА, ГРАВИРОВКА  Качественная и быстрая резка и гравировка любых материалов.

Рис. 5. Микрошлифы образцов с повышенной твердостью поверхностных слоев: 1 — чугуна серого легированного; 2 — чугуна итальянского К250 GP; 3 — стали 22 Л (замок автосцепки); 4 — стали 12Х1 МФ (детали теплотехнического оборудования ТЭЦ, работающие при высоких температурах); 5 — стали 50ХН (поверхность катания вагонного колеса); 6 — стали 20 Г1 ФЛ (боковая рама и надрессорная балка ходовой части подвижного состава ЖД). Изменение твердости упрочненного слоя по глубине 800 HV

600 400 200 0 0,08

0,24

0,4

0,56

0,74

0,88

Расстояние от упрочненной поверхности, мм

Рис. 6. Микроструктура и твердость кромки чугунной полуформы для литья стеклотары, упрочненной лазерным лучом.

Однако, на ранних стадиях развития этой технологии воздействие на материал осуществлялось излучением однолучевых лазеров преимущественно с Гауссовым распределением плотности мощности в сечении луча в зоне обработки (рис. 7).

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА  Координатно-прошивные станки нового поколения Otto Pro!  Детали с формами любой сложности и с точностью до 0.01 мм.  Минимальный износ электрода, низкие цены!  Изготовление электрода под задачи заказчика из графита и меди.  Электроэрозионная резка проволокой.

Производственно-внедренческий центр «Лазеры и Технологии» Е-mail: info@pvlt.ru, info@laserapr.ru Web: http://pvlt.ru Тел/факс: (499) 710-00-53, (499) 732-96-12

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ I

Рис. 8. Дорожка упрочнения однолучевого твердотельного лазера TRUMPF HL 4006D.

Рис. 7. Гауссово распределение плотности мощности.

3,2

Твердотельный лазер TRUMPF HL 4006D

0,5

Твердотельный лазер TRUMPF HL 4006D

0,5

x

Об этом свидетельствуют многочисленные публикации. При этом форма упрочненной зоны поверхности детали в поперечном сечении дорожки имела вид сегмента или капли (рис. 8, 9).

3,4

Волоконный лазер

6,5

0,5

7,5

АЛТКУ-3

ЦЛТ-Ю-5

0,76

0,5

0,5

0,44 6,3 6,2

7

7

Рис. 9. Различные формы дорожек упрочнения.

h1 h1

h

h

Естественно, по мере истирания верхних слоев поверхности ширина и, соответственно, площадь упрочненной поверхности в сечении дорожки сокращается, причем с разной быстротой в зависимости от конкретной формы дорожки (рис. 9). А если учесть, что по мере углубления от поверхности снижается и твердость упрочненной зоны, то понятно, что темп износа ускоряется, причем также с разной быстротой. При необходимости упрочнять площади, превышающие размеры пятна и ширины одной дорожки, обработку ведут несколькими последовательно выполняемыми дорожками, чаще всего с перекрытием (рис. 10).

проводили пробные дорожки упрочнения, делали шлифы образцов, изучали микроструктуры, делали замеры твердости зон обработки, проводили лабораторные испытания на износостойкость, при необходимости по результатам корректировали режимы и приемы обработки и повторяли всю эту цепочку процедур до достижения нужных параметров. Это длительно и затратно. Наш новый подход к решению этой задачи заключается в следующем. Заинтересованные предприятия (разработчики, производители или эксплуатационники) присылают чертежи деталей с указанием материала, предыстории (т. е. какие технологические процессы, включая термические, прошла деталь до лазерной обработки), условий эксплуатации (включая факторы, влияющие на ресурс деталей), пожелания (требования) заказчика. Наши металловеды с учетом накопленных знаний и опыта определяют, какие структурно-фазовые измеРис. 11. Поперечное сечение нения необходимо равномерной дорожки упрочнения. осуществить в поверхностных слоях и какие технологические режимы (температурное поле, термический цикл нагрева-выдержки-охлаждения) необходимо реализовать, чтобы упрочняемая поверхность отвечала требованиям чертежа. Причем температурное поле и соответственно форма упрочненной дорожки в поперечном сечении должны иметь максимально равномерную глубину и твердость по ширине дорожки (рис. 11). С учетом свойств материала, конструктивных особенностей детали, влияющих на эффективность теплоотвода, условий эксплуатации и рекомендаций металловедов, проводится компьютерное моделирование процесса лазерной обработки, определяется необходимое (но неравномерное) распределение энергии излучения и время экспозиции в зоне воздействия лазерного луча на материал, чтобы создать нужное температурное поле и термический цикл (рис. 12, 13).

h1

h

L1

Тнз ≤ Т < Тпл Рис. 10. Поперечное сечение перекрытых дорожек различной формы.

В этом случае часто применяемое выражение «глубина упрочнения» как размер до нижней границы сегмента (h) следует признать некорректным, т. к. за истинную глубину упрочнения правильней считать размер h1 в зоне перекрытия дорожек. Чем меньше разница между h1 и h, тем больше ресурс упрочненной зоны. И он напрямую зависит от коэффициента перекрытия дорожек и от формы упрочненной зоны поверхности детали в поперечном сечении дорожек упрочнения (рис. 10). Эта форма, в свою очередь, зависит от температурного поля в зоне воздействия луча на поверхность детали. А оно определется распределением плотности мощности в пятне луча в зоне контакта с материалом и временем экспозиции в точках поперечного сечения. Понимая принципиальную важность этих взаимозависимостей мы целенаправленно занялись анализом и решением непростой задачи оптимизации параметров оборудования и режимов обработки. Раньше исследователи и разработчики решали задачи методом проб и ошибок. Брали образец материала детали,

46

H

R Изделие

∆

L2 Рис. 12. Критерий формы температурного воздействия. Т — требуемая температура закалки, в диапазоне [Тнз, Тпл]; Тнз — нижняя температура закалки; Тпл –температура плавления; L1 — ширина зоны на поверхности; L2 — протяженность условно прямолинейного участка нижней границы нагрева; Н — условная глубина нагрева до температуры Т; Δ — допустимое амплитудное отклонение участка внутренней границы от прямолинейности (не стационарность прогрева).

Другие специалисты (физики, оптики, конструкторы) разрабатывают особую (оригинальную) компоновку трубок излучателя многоканального лазера и оптическую систему транспортировки и фокусировки излучения, создающие нужное температурное поле (рис. 12) и обеспечивающие требуемый термический цикл (рис. 13) в зоне обработки. Причем при перемещении пятна излучения по любой криволинейной траектории по любой сложной

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 t, с глубина 0 мм глубина 1 мм глубина 2 мм

Рис. 13. Кривые термического цикла при моделировании в продольных сечениях.

поверхности (рельефу) в пределах зоны обработки комплекса. Отметим, что предлагаемые некоторыми разработчиками сканирование лучом или использование пятна прямоугольной формы для обеспечения равномерного тепловвода не годятся для упрочнения по криволинейным траекториям и сложным поверхностям. Наш же подход значительно повышает качество обработки, облегчает, ускоряет и удешевляет освоение технологии термоупрочнения разнообразных деталей и позволяет создавать более обоснованные комплексы, приспособленные для обработки часто меняющейся номенклатуры деталей. В этих комплексах предусмотрены непрерывный контроль температуры в зоне обработки (воздействия луча) и глубины упрочнения (структурно-фазовых изменений), обратная связь на систему управления режимами обработки, а также система автоматической подъюстировки оптических элементов и поддержания оси луча в нужном положении.

За последние годы нами упрочнено более 50 марок разных сталей, сплавов, чугунов, титана и т. д. до твердостей от 38–40 HRC (сталь 35) до 63–67 HRC (сталь Р6 М5). В результате наших работ по оптимизации и улучшению формы поперечного сечения дорожки упрочнения достигнуты: значительное уменьшение коэффициента перекрытия и, следовательно, сокращение количества дорожек при обработке больших площадей и более равномерная глубина упрочнения. Производительность упрочнения (см2/мин) на ЦЛТ-Ю-5 выше производительности комплекса с использованием твердотельного лазера TRUMPF HL 4006 Д в 3,4 раза, а стоимость упрочнения удельной площади (руб./см2) меньше в 2,33 раза. Естественно, при этом структура упрочнения зоны не хуже, а темпы (динамика) износа этих зон ниже. Это очень серьезные производственно-экономические преимущества создаваемых комплексов серии ЦЛТ-Ю. По некоторым, в т. ч. и по нашим, подсчетам, для широкомасштабного внедрения этой высокоэффективной технологии в различные отрасли в масштабах страны потребуется свыше трехсот аналогичных комплексов. На них реально упрочнять самые различные детали для предприятий разных отраслей с производительностью и с качеством, обеспечивающим радикальное (в разы) повышение ресурса, превосходя результаты ныне известных и используемых (в т. ч. лазерных) технологий. И можно быть уверенным, что по-настоящему широкомасштабное внедрение этого оборудования и технологии позволит избежать тех огромных издержек на ремонтные работы и сэкономить материальные, трудовые, энергетические, финансовые ресурсы на десятки миллиардов рублей. В. И. Югов Главный конструктор-технический директор ООО «ЦЛТ», д. т.н., профессор Моб. тел. 915– 771-02-00

ËÀÇÅÐÍÎÅ Ë ÀÇÅÐ ÐÍÎÅ Î ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÁÎ ÎÐÓÄ ÄÎÂ ÂÀÍ ÍÈÅ ÄËß ß ÐÅÇÊÈ На основе твердотельных лазеров ЛТК ТЕГРА-500Р, -750Р

На основе волоконных лазеров ЛТК ТЕИР-400, 700, 1000

Mощность лазера 500 и 750 Вт Поле раскроя – 1,5х2,5 м Точность – не хуже 0,1 мм ТЕГРА-500Р режет любой металл толщиной до 6 мм, цена 3,15 млн руб. ТЕГРА-750Р режет с воздушным поддувом сталь толщиной до 10-11 мм

Новая разработка ЛТК-ТЕИР-150/1500 на основе импульсного волоконного лазера Скорости реза при воздушном продуве сопла Материал Сталь (черная/ нерж.)

Толщина, мм

Скоростной раскрой черного металла и сталей

Скорость реза, мм/мин

0,5 1,0 5,0

6000 3000 150

Алюминиевые сплавы

0,5 4,0

4000 200

Медь

1,5 2,0

300 100

Латунь

0,2

2500

поле раскроя – 0,8х0,8 м точность – до 0,03 мм ширина реза – 0,05 мм

Толщ. 1,2 мм Толщ. 2 мм Мах толщ. ТЕИР-400:

7 м/мин

4 м/мин

4 мм

ТЕИР-700:

10 м/мин

6 м/мин

8 мм

ТЕИР-1000:

16 м/мин 8 м/мин 12 мм Самая популярная модель, цена 5,8 млн руб.

ООО Научно-производственная фирма ТЕТА 109651, Москва, ул. Перерва, д. 1 Тел./факс (499) 357-80-41, (916) 601-60-36 www.tetalaser.ru, e-mail: Teta-laser@mail.ru

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

47

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА

КОНТАКТНАЯ СВАРКА ЛЕГКИХ СПЛАВОВ РОССИЙСКИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ РАЗРАБОТАЛИ НОВЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ И КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ. И УЖЕ ПРИСТУПИЛИ К ИХ ВНЕДРЕНИЮ НА ПРОИЗВОДСТВЕ.

Контактная и все другие типы электросварки сопротивлением достаточно широко используются при создании неразъемных соединений деталей и изделий авиационной, ракетнокосмической, а сравнительно недавно и автомобильной отраслей. Кроме множества требований, предъявляемых к электродным сплавам контактной сварки материалов железной, никелевой и других основ, к сплавам для электродов сварки легких сплавов предъявляются и некоторые дополнительные требования. Специфической особенностью работы электродов при сварке алюминиевых и магниевых сплавов является интенсивный переход металла электрода на свариваемую деталь, что снижает коррозионную стойкость свариваемых изделий, а также загрязняет рабочую поверхность электрода вследствие переноса на нее металла свариваемой детали. В процессе сварки алюминиевых сплавов через электроды протекают электрические токи особенно большой плотности (порядка 250–300 А/мм2), а при сварке в автомобилестроении при массовом производстве темп сварки может достигать 200 точек/мин. Все это неизбежно приводит к повышению температуры в контакте электрод-деталь и, как следствие, к значительному ухудшению условий работы электродов. Контактная сварка легких сплавов до сих пор не нашла такого большого распространения, как, например, сварка сталей, никеля и никелевых сплавов. Одной из основных причин этого являются специфические свойства

алюминия: сравнительно высокая тепло- и электропроводность, низкая температура плавления, высокая химическая активность. Отсюда и особые требования к электродным материалам, электродам контактной сварки, качеству сварных соединений [1]. В этой связи потребовались и вполне определенные электродные сплавы, которые должны были обеспечить соответствующие физические, механические, химические и эксплуатационные свойства сварных конструкций. Научно-исследовательские работы в этом направлении проводились в течение многих лет. За это время был разработан не один десяток сплавов, из которых было выделено три: БрХЦрА (БрХЦр 0,3–0,09); БрКдХ 0,5–0,15; БрЦХЦрМг 1,5–0,3–0,07–0,07 (табл. 1). Эти три сплава превосходили по совокупности свойств гостовские сплавы БрКд1 и МСр0,1 (по международной классификации относятся к I группе свариваемых материалов (легкие сплавы)) и последовательно решали поставленную задачу. Анализ многолетних экспериментов по точечной сварке, стендовых испытаний, а также результатов сварки в производственных условиях позволил установить ряд особенностей контактного взаимодействия электродов и свариваемого изделия. Во-первых, было показано, что с учетом режимов сварки и реакции на них температурно-временных параметров работы электродов, требуются соответствующие изменения конструкции электродов, в частности, их рабочих частей, системы охлаждения электродов, методики подготовки свариваемых поверхностей

197022, Россия, г. Cанкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 7, литера А, оф. 505 Тел. (812) 635-73-09, (812) 635-73-10, e-mail: assk@assk.ru, www.assk.ru

Наши материалы эффективно работают в сварке · сеток и арматуры · рельсов · цепей · колесных дисков · стальных листов, полос и лент Новые области применения

Производимые сплавы · БрХ · БрХЦр · БрНХК(ф) (вместо БрНБТ) · АКН · БрКН1-3 · МНБ · Сплав 335 · БрОЦ4-3 · ЛОК59-1-0,3 · БрАЖ9-4 · БрАЖНМц9-4-4-1 · МНЖКТ · БрКМц3-1 и др.

· оребрение и экспандирование труб · поршни машин для литья алюминия под давлением · арматура контактной сети · искробезопасный инструмент — искробезопасный сплав АКН (протокол ИЛ ЦСВЭ №358.3.2010) · бандажи установок для получения аморфных лент · контактная сварка титана

НОВИНКА · Сплав 400 — контактная сварка легких сплавов (вместо БрКд, БрКдХ, БрХЦр-А) · Литье по выплавляемым моделям из М1, М1Е, БрА9Ж3Л и др.

Номеклатура выпускаемой продукции · поковки · прутки · профили · плиты · листы · ленты · проволока · электроды контактной сварки для всех типов машин, в т.ч. и по чертежам заказчика

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

51

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА Таблица 1. Химический состав электродных сплавов для контактной сварки легких сплавов (ТУ) Марка сплава

Химический состав, % Основные компоненты Cr

Zr

БрХЦр0,3-0,09 (БрХЦр-А)

0,15–0,35

БрКдХ0,5-0,15

0,1–0,3

БрЦ1,5ХЦрМг

0,2–0,4

P

Pb

Σ

–

0,05

0,01

0,005

0,15

–

0,06

–

–

0,2

0,05–0,1

0,06

0,01

0,005

0,15

Zn

Mg

0,07–0,15

–

–

–

0,35-0,6

–

0,05–0,1

–

1,3–1,7

изделий. Во-вторых, синтез электродных сплавов претерпел кардинальные изменения, важнейшие из которых изменение принципа упрочнения (переход на использование дисперсионного твердения) и ограничение легирования сплавов наиболее популярным упрочнителем — хромом. Хром, являющийся единственной фазой, выделяющейся при старении всех сплавов, должен быть ограничен максимально пределами 0,3–0,4%. В противном случае в результате плотного контакта электрода с поверхностью свариваемых изделий происходит химическое взаимодействие пары металлов и, как следствие, потемнение сварной точки. Интенсивность взаимодействия электрода со свариваемым изделием стимулируется ростом температуры в их контакте при увеличении количества последовательно свариваемых точек. Дело в том, что работоспособность электродов, в частности, их стойкость при сварке легких сплавов не может по аналогии со сваркой стали определяться только по изменению размеров рабочей части электродов, как принято, на 20%. Для сварки алюминиевых сплавов используются электроды со сферической рабочей частью, для которых понятие «изменение размеров рабочей части» не является определяющим. В авиастроении — ведущей отрасли по масштабам использования контактной сварки легких сплавов, за критерий оценки работоспособности электродов принимают число сварных точек до появления темного налета на поверхности изделия (потемнение отпечатка). Этот критерий требует применения соответствующих эталонов, на изготовление которых до сих пор не разработано каких-либо общепринятых норм и правил. Сравнение проверяемого изделия с контрольными образцами производится визуально и носит субъективный характер. Кроме того, в ряде других отраслей промышленности, например, в автомобилестроении к сварным изделиям из алюминиевых сплавов не предъявляется требование по бездефектному высокому качеству поверхности. Следовательно, этот критерий оценки работоспособности электродов нельзя считать универсальным показателем качества электродного материала. Таким образом, под качеством электродных материалов следует понимать совокупность свойств, обусловливающих их пригодность для изготовления рабочего инструмента контактных сварочных машин определенного назначения. Одним из основных свойств является надежность электродов. В соответствии с ГОСТ 15878–79 она определяется, как способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени эксплуатационные показатели в заданных пределах соответственно режимам и условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Основными показателями, которые должны сохраняться при контактной точечной сварке являются номинальные размеры литого ядра (величина проплавления и диаметр литого ядра) и глубина отпечатка. Их допустимые пределы устанавливает ГОСТ 15878–79. Таким образом, критерием оценки служебных свойств электродных материалов является свойство электродов,

52

Примеси, не более Fe

Cd

изготовленных из данного материала, сохранять в течение определенного времени при заданных параметрах режима сварки основные показатели сварных соединений в пределах, предусмотренных этим нормативным документом. Темный налет на свариваемом изделии представляет собой перенос материала электрода на его поверхность. Естественно, медь электродов и алюминий или магний свариваемого изделия представляют собой гальваническую пару, значительно влияющую на коррозионную стойкость изделия. В последнее время в связи с существенным сокращением номенклатуры сплавов, выпускаемых отраслью по обработке цветных металлов, значительным снижением уровня требований производственной технической документации и контроля за выполнением любой операции при сварке изделий из легких сплавов все чаще используются травление и зачистка почти каждой сварной точки. Главная же причина — применение при сварке легких сплавов электродов, изготовленных из хромовых и хромоциркониевых бронз стандартного состава и предназначенных для контактной сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей (II группа международной классификации). Вместе с тем, не случайно, почти половина всех электродных материалов для контактной сварки легких сплавов мирового производства содержала в своем составе основной легирующий компонент — кадмий. Кадмиевые бронзы также широко использовались в качестве троллейных проводов железнодорожного и внутригородского электрического транспорта, коллекторных пластин электродвигателей, сильноточных контактов ряда систем и т. д. Кадмий, повышая хотя и не до рекордных значений температуру рекристаллизации меди [1], имеет ряд уникальных физических свойств: низкую температуру кипения, а, следовательно, высокую упругость пара; возможность образования под действием контактной температуры диссоциирующиего оксида кадмия. Упомянутые свойства кадмия могут влиять на контактные микродуги, возникающие между электродом и свариваемой поверхностью алюминиевого или магниевого изделия, и с одной стороны препятствовать их возникновению, а с другой, — защищать свариваемую поверхность от контактного взаимодействия с электродом. Учитывая возможность термической диссоциации оксида кадмия, можно предположить и обратимость процесса. Начиная с кадмия, хотелось как-то обосновать приведенные в табл. 1 составы сплавов, выбранные из доброй сотни вариантов композиций и оправдавшие себя в большинстве случаев в соответствии с принципами легирования жаропрочных медных тепло- и электропроводных сплавов [1]. Надо отметить, что дополнительная сложность выбора оптимальных составов сплавов была обусловлена определенной возможностью химического взаимодействия контактирующих пар металлических материалов. Относительно сплава системы медь-хром-цирконий (сплав БрХЦр-А) уже даны разъяснения о необходимости снижения содержания хрома по сравнению со стандартной хромовой БрХ1 или хромоциркониевой БрХ1Цр брон-

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА зами. Как известно [1], цирконий в указанных количествах не меняет ни природу выделяющейся при старении фазы, ни ориентацию выделений в матрице, ни ориентационные соотношения между решетками выделяющихся частиц и матрицей, но существенно замедляет диффузию выделений хрома в матрице в результате образования устойчивых комплексов вакансия — атом циркония. Состав сплава БрКдХ 0,5–0,15 был основан на положительных физических свойствах кадмия и способности хрома превратить меднокадмиевый сплав в дисперсионно твердеющий. В результате хромокадмиевый сплав получает несвойственную двойному сплаву жаропрочность, а, следовательно, высокую стойкость электродов, сохранив при этом их рекордную работоспособность по переносу материала электрода на свариваемую поверхность. При этом кадмий является одним из самых токсичных элементов, а если учесть его некоторые физические параметры (низкая температура кипения, катастрофическое испарение при введении в расплав меди), то становится ясным стремление производственников избавиться от его присутствия в сплавах там, где это хоть как-то дозволительно с точки зрения специфики эксплуатационных свойств. В случае сплава БрКдХ 0,5–0,15 содержание кадмия в сравнении с серийно используемой кадмиевой бронзой БрКд1 снижено в два раза. Кроме того, разработан практически безвредный способ производства меднокадмиевой лигатуры, что позволило в несколько раз уменьшить его выделение в атмосферу при введении в расплавленную медь [1]. Хром в сплаве БрКдХ снижен до допустимого и уже оговоренного предела. В основу третьего в табл. 1 сплава положена дисперсионно твердеющая хромоциркониевая бронза, аналогичная по составу сплаву БрХЦр-А. Только в этом случае выделение фазы-упрочнителя в хромовой бронзе будет происходить на фоне медноцинкового твердого раствора. Цинк несколько уступает кадмию в температуре кипения и упругости пара, но почти трехкратное увеличение его содержания в сплаве может сыграть и микродугогасительную роль, и роль элемента, препятствующего химическому взаимодействию электрода и свариваемого материала. Магний не образует в сплаве самостоятельной фазы, но является адсорбционно активным элементом, способным оказать благоприятное воздействие на степень пересыщения твердого раствора, морфологию выделений фазы-упрочнителя, ее термическую стабильность. Электроды из этого слава весьма эффективны также при всех видах контактной сварки титана и сплавов на его основе. Продукция (прутки, диски) из всех трех электродных сплавов освоена ЗАО «Астринсплав СК» и может производиться в соответствии с заказами на нее без ограничений. В настоящее время ЗАО «Астринсплав СК» совместно с сотрудниками ФГУП «ГКНПЦ имени М. В. Хруничева» закончили испытания и приступили к промышленному производству нового эффективного безкадмиевого электродного сплава для контактной сварки алюминиевых конструкций. А. К. Николаев, профессор, д. т.н. ЗАО «Астринсплав СК» e-mail: nikolaevak1937@gmail.com bl@assk.ru Литература.

1. Николаев А. К., Костин С. А. Медь и жаропрочные медные сплавы. Энциклопедический терминологический словарь. Фундаментальный справочник. — М.: Издательство ДПК Пресс, 2012. — 715 стр.

Не пропустите! Вниманию специалистов предлагается фундаментальный справочник-монография «Медь и жаропрочные медные сплавы» Авторы: А.К. Николаев С.А. Костин 715 стр., формат А5, 384 рис., 139 табл., 339 литературных источников. Награжден золотой медалью международной выставки «Металл-Экспо-2013». Для заявок: тел. +7 (495) 545-05-00, e-mail: kniga@ezks.ru

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

53

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА

ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ РОССИЙСКИМИ СУДОСТРОИТЕЛЯМИ РАЗРАБОТАНА НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛУЧАТЬ СВАРНОЙ ШОВ, ПРИБЛИЖЕННЫЙ К СВОЙСТВАМ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА, БЕЗ ДЕФЕКТОВ И ПОЛОСТЕЙ. АВТОМАТ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ОБЕСПЕЧИВАЕТ СОЕДИНЕНИЕ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ 12 ДО 20 ММ.

Hовая технология и оборудование для плазменной сварки алюминиевых сплавов на обратной полярности толщиной от 1,5 до 20 мм разработаны в ОАО «ЦТСС». Преимущество технологии заключается в наличии эффекта катодной очистки — разрушении окисной пленки Al2O3, что позволяет вести сварку практически по чистому металлу и обеспечивает формирование качественного сварного шва с плавным переходом к основному металлу (без подрезов). Для сварки листовых конструкций толщиной от 12 до 20 мм был разработан и изготовлен автомат АПС — 01, построенный по модульному принципу (рис. 1).

При разработке автомата был создан плазматрон для сварки на обратной полярности на ток до 700 А (рис. 2). Наиболее сложным его узлом является электрод. При создании электрода потребовалась оптимизация его размеров, например, соотношения наружного диаметра с размерами вольфрамовой вставки. Кроме этого, на работу электрода оказывает влияние способ соединения вольфрама с медью. Были проверены следующие варианты: запрессовка, пайка, диффузионная сварка и соединение вольфрама с медью в вакууме. Проверка электродов проводилась на токах от 300 до 700 А при сварке на образцах толщиной 16 и 20 мм. Наилучшие результаты при сварке у электрода с залитой в вакууме вольфрамовой вставкой, которая и была применена в автомате АПС — 01.

Рис. 1. Автомат для плазменной сварки АПС — 01.

В его состав входят: портал с самоходной головкой и кабелеукладчиком, плазматрон, шкаф управления, насосная станция системы охлаждения плазматрона, источник сварочного тока ВДУ1202, пульт управления, соединительные кабели и шланги. Стенд сварки состоит из портала и сборочной плиты. По порталу перемещается самоходная головка, на которой установлены: плазматрон, осциллятор, механизм подачи присадочной проволоки, кассета с проволокой. Автомат может работать в ручном и автоматическом режиме. В автоматическом режиме сварка выполняется следующим образом: оператор нажимает на пусковую кнопку и плазматрон автоматически подводится к изделию до соприкосновения с последним, сенсор касания вырабатывает соответствующий сигнал управления и плазматрон поднимается от изделия на высоту около 3 мм, после чего включается осциллятор. В момент пробоя осциллятором промежутка электрод-изделие возбуждается малоамперная дуга. Далее плазматрон автоматически отводится от изделия на определённое рабочее расстояние, ток нарастает до заданного рабочего значения. На изделии образуется сварочная ванна, при этом включается подача присадочной проволоки и осуществляется перемещение плазматрона относительно свариваемого соединения (рис. 3). Процесс сварки заканчивается, когда сварочная головка проходит заданное расстояние и останавливается, при этом происходит заварка кратера, ток и скорость подачи проволоки плавно снижаются до полного выключения.

54

Рис. 2. Плазматрон автомата АПС — 01.

При сварке на токе 500–700 А возникает отклонение дуги на несколько миллиметров в результате действия внешних магнитных полей (магнитное дутьё), что значительно затрудняет ведение процесса сварки. Для устранения этого эффекта была изменена схема токоподвода: минусовой кабель, идущий к изделию, закончили «вилкой» с одинаковыми отрезками, которые и присоединили по диагонали к образцу с двух сторон симметрично относительно сварного соединения. Если присоединить кабели по линии параллельной сварному соединению со смещением от центра, дутьё остаётся. Следует отметить, что отрезки «вилки» должны иметь одинаковое электрическое сопротивление, чем точнее, тем лучше эффект. В процессе разработки технологии автоматической плазменной сварки толстолистовых конструкций толщиной 20 мм из алюминиевых сплавов были определены основные типы швов, а также установочные режимы сварки на автомате АПС — 01 (табл. 1).

Рис. 3. Присадочная проволока расплавляется в ванне.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА Таблица 1. Режимы автоматической сварки стыковых соединений Тип шва по ГОСТ 14806-80

Односторонний со скосом кромок на съёмной подкладке, С18

С двумя несимметричными скосами кромок, С39

Номер прохода

Сила тока, А

Скорость сварки, м/ч

Скорость подачи проволоки, м/мин

1

600

10

2

600

1 2

Расход аргона, л/мин Плазмообразующий

Защитный

Защитный дополнительный

12

3,0

36

56

9

12

3,0

36

56

600

9

12

3,0

36

56

600

12

8

3,0

36

56

а) (б) Рис. 4. Результаты испытаний на статическое растяжение (а) и статический изгиб (б).

После определения основных типов швов, а также установочных режимов были сварены стыковые соединения толщиной 20 мм в нижнем положении из АМг5 и проведены испытания на статический изгиб и статическое растяжение согласно требованиям РМРС (Российского морского регистра судоходства). Результаты полностью удовлетворяют требованиям РМРС (рис. 4). При испыта-

нии сварного соединения на статический изгиб угол загиба составил 180°. При испытании сварного соединения на статическое растяжение получили временное сопротивление от 260 до 306 МПа, при минимально допустимом 255 МПа. Разработки были удостоены наградами: грамотами и медалями на выставках в Москве и Санкт-Петербурге. Получены патенты: RU 2248868 C1 «Неплавящийся электрод для дуговых процессов» и RU 2318639 C2 «Сварочный электродуговой плазматрон». В настоящее время подана заявка № 2013144161 на предполагаемое изобретение «Неплавящийся электрод для дуговых процессов и способ сварки постоянным током неплавящимся электродом». В. Б. Соломатов, В. К. Назарук, И. Н. Лабутин НТФ «Судотехнология» ОАО «Центр технологии судостроения и судоремонта» 198095, г. Санкт-Петербург, ул. Промышленная, д. 7 Тел. (812) 786-19-00; e-mail: inbox@sstc.spb.ru

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

55

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА

ОКНО ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИЛИ КАКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ОТКРЫВАЮТСЯ В РОССИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ РАСКРОЙНЫХ КОМПЛЕКСОВ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНЫХ САНКЦИЙ. Когда в очередной раз узнаешь новости с фронтов торговой войны против России, возникает устойчивое ощущение, что подобное было в истории нашей страны и уже не раз. Наших предков называли дикарями, но корабельный лес, пеньку и смолу покупали у нас и построили великую английскую морскую империю. Цивилизованные народы обиделись на нас за силовой выход к Балтийскому морю, но затем с удовольствием за наши деньги работали на строительстве новых российских городов, осваивали новые производства и технологии. Закрыли нас железным занавесом, а мы сами без всякой помощи первыми отправились в космос. Как говорят классики капитализма: кризис, санкции, эмбарго и прочие экономические неприятности — для активного человека открывают окна для новых возможностей. В сложившихся обстоятельствах хотелось бы понять: для кого откроются новые возможности и кто сможет их реализовать с пользой не только для себя, но и для российской промышленности? В настоящее время Россия поддерживает таможенный режим преференций с нулевой ставкой пошлин на большинство позиций импортного оборудования для сварки и термической резки. Это означает, что Россия заинтересована в обновлении своего парка оборудования на самые современные образцы. Основными поставщиками является Евросоюз, США и Китай. Особая ситуация с отечественными производителями такого оборудования. По приблизительной оценке в 2013 году в Россию было официально поставлено импортного оборудования для термической резки, в том числе запасных и расходных частей, на сумму 2–3 миллиарда рублей. При этом отечественным производителям досталось дополнительно около 500 миллионов рублей. Несложно заметить, что три из четырех рублей уходят из нашей страны и тем самым инвестируются в зарубежное производство, в новые разработки оборудования и технологии не в России. А сколько из этих миллиардов можно было бы оставить в России при обеспечении конечных потребителей действительно качественным и современным продуктом? Могут ли отечественные компании составить реальную конкуренцию мировым лидерам? Любой современный комплекс для термической резки можно разбить на несколько основных составляющих: 1. Основная металлоконструкция с точной обработкой; 2. Элементы точной механики: направляющие, подшипниковые узлы, зубчатые передачи, планетарные редуктора, ШВВП и др.; 3. Электропривода: электродвигатели, привода и др.; 4. Система УЧПУ со специализированным ПО; 5. Технологическая часть: плазменные системы, автогенные резаки и газовая аппаратура, лазерные излучатели и пр.; 6. Раскройные столы (с вентиляцией, водяные, подвижные и др.); 7. Фильтро-вентиляционные установки; 8. САПР для создания управляющих программ для УЧПУ; 9. Расходные материалы (сопла, электроды, линзы и др.); 10. Обучение эксплуатации и обслуживанию. Каким образом все эти позиции реализует большинство производителей в мире, в том числе и в России?

56

1. Фактически каждый производитель имеет в штате несколько конструкторов для проектирования металлоконструкций будущих комплексов. Проектирование ведется с помощью CAD-систем. Для России, например, это может быть отечественный «Компас». Изготовление металлоконструкций чаще всего осуществляет сам производитель комплекса и в зависимости от оснащенности производства выполняет обработку крупных узлов на своем оборудовании или по кооперации. В случае кооперации часто возникают сложности с выбором партнера, поскольку крупногабаритное металлообрабатывающее оборудование либо находится далеко от производителя, либо потенциальному исполнителю неинтересно выполнять разовые заказы. В Европе и США кооперационные связи развиты сильнее, чем в России и по территориальному признаку, и по коммерческому желанию владельцев крупных станков загрузить их работой. Во всем остальном явное конкурентное преимущество за Россией при равнозначном качестве. Современная окраска порошковыми красками сегодня уже не является чем-то особенным, как это было 10 лет назад. Стоимость проектирования в РФ ниже, чем в мире, металлопрокат дешевле, стоимость сварочных работ, металлообработки и окраски также ниже. Налицо вновь явное конкурентное преимущество при равнозначном качестве.

2. В современном машиностроении уже не принято заниматься самостоятельным производством точной механики. Множество компаний в мире готовы предложить ее полный набор с минимальным разбросом конкурентных цен. Не является сложностью и заказ элементов по КД заказчика. В России аналогичных предприятий пока нет, однако, все-таки можно говорить о равенстве возможностей иностранных и отечественных производителей комплексов, даже с учетом более длительных сроков поставки и таможенных пошлин.

3. Отечественные электродвигатели и электропривода пока не нашли широкого применения в комплексах для термической резки. С одной стороны основная масса первичных электронных компонентов давно не выпускается в нашей стране, с другой стороны заказчики промышленного оборудования предпочитают зарубежные именитые марки, которые пока еще свободно поступают к нам через границу. Мировые цены на эту продукцию равны как для России, так и для иностранных производителей. Явного конкурентного преимущества нет ни у кого.

4. Аналогичная ситуация в России с промышленными УЧПУ. Фактически весь мир пользуется компонентами и готовыми УЧПУ производства из Азии и Китая. Появятся ли у нас подобные производства без политической воли руководства России, — сказать сложно. Но в чем у отечественных производителей есть явное преимущество, так это в создании специализированного ПО для УЧПУ комплексов термической резки. Отечественный программный продукт очень часто оказывается даже более современным и качественным, чем зарубежные аналоги, благодаря высокой квалификации отечественных инженеров-программистов. Следует отметить, что множество производителей в мире приобретают и комплектуют свои комплексы уже готовыми УЧПУ с предустановленным ПО, например, производства США. Такой подход позволяет экономить, но лишает гибкости в нестандартных проектах и имеет некоторые

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА ограничения при комплектовании «не родным» технологическим оборудованием, например плазменными системами. Неожиданным ответом иностранным производителям УЧПУ может стать продукция из Белоруссии. И хотя она пока используется только в отечественном ВПК, цена и качество могут удовлетворить и машиностроителей.

5. Каким бы качественным и современным не получился технологический комплекс по термической резке, его задача перемещать по программе режущий инструмент. В последние годы наметилась тенденция применять только импортные газокислородные резаки: красивые, сопла и гильзы выполнены точнее, чем отечественные. Отечественные резаки и расходные части все чаще копируют иностранные аналоги. И хотя в России сохранилась отличная научно-практическая школа по газокислородной резке, в системах плазменной резки присутствует значительное отставание от зарубежных компаний. Единственным исключением является производство в России глубоко модернизированной системы плазменной резки на 400 А АПР-404, которая обеспечивает хорошее качество резки при невысокой стоимости самого оборудования, но требует значительных затрат по электроэнергии. Чем действительно может гордиться Россия, так это современными источниками лазерного излучения, которые применяются большинством зарубежных производителей. К сожалению, для внутреннего рынка производитель не делает специальной демпинговой цены. Даже при необходимости комплектования лазерных комплексов раскроя современными импортными лазерными головками, Россия могла бы скачкообразно увеличить долю современной лазерной обработки в производствах и тем самым значительно улучшить качество резки заготовок для толщин до 20 мм.

6. Современный раскройный стол — это сложное и металлоемкое изделие. Исторически Россия перенимает опыт европейских производителей, которые в своих комплексах применяют столы от специализированных компаний.

ООО Шпиндель-сервис Российская компания, оказывающая сервисное обслуживание шпиндельных узлов (ШУ) независимо от типа, сложности конструкции, области применения, а также эксплуатационных повреждений или дефектов механизма.

По аналогичному пути идут и ряд отечественных производителей комплексов, приобретая раскройные столы из Европы. Несмотря на это ряд российских производителей комплексов для термической резки имеют собственные разработки раскройных столов всех возможных типов, которые по технологическим характеристикам не уступают зарубежным. Кроме того, простые раскройные столы сами потребители могут изготовить по готовым отечественным КД. Таким образом, в России уже существует возможность разработки, изготовления и применения отечественных раскройных столов с вентиляцией, водяных, с механизацией, любых размеров и применений.

7. Если рассматривать европейский опыт, производители раскройных столов обычно производят и фильтро-вентиляционные установки (ФВУ). Данный узел является одним из важнейших, поскольку отвечает не только за безопасность персонала, но и способствует защите комплекса от загрязнений, которые могут существенно снизить срок его эксплуатации. В настоящее время уже существуют несколько отечественных производителей ФВУ. Недостатком их продукции является экономия на фильтрах. Эффективность отечественных фильтров не достигает уровня международных норм по защите человека от пылевых продуктов горения термического раскроя. Однако, при жестком требовании потребителя возможно быстро обеспечить нужные изменения на основе только отечественных материалов и комплектующих.

8. Раскройный комплекс, как и всякое изделие с УЧПУ, требует управляющих программ (УП). Несмотря на то, что в современном ПО УЧПУ с каждым годом все больше встроенных параметрических заготовок типовых деталей для различных видов производств, для эффективной работы требуется специализированный САПР. В настоящее время в России уже существуют разработчики такого САПР, которое в состоянии обеспечить УП для раскройного комплекса любого производителя в мире. Функционал отече-

454047, г. Челябинск, ул. Сталеваров, 7-205 тел./факс: (351) 735-83-30 735-91-23 735-89-70 e-mail:info@abrazivchel.ru www.abrazivchel.ru

Ремонт шпиндельных узлов любой сложности Дополнительный сервис – гарантийное хранение ШУ – модернизация – обслуживание/ диагностика ШУ на станке

Предприятие ООО «Абразив» производит и предлагает Вам: Поставка комплектующих шпиндельных узлов

ООО «Шпиндель-сервис» 121357, Россия, г. Москва, ул. Верейская, 29 Тел.: (495) 762-45-59, 762-45-42 h p://spindle-service.ru/

• шлифовальные головки (ГОСТ 2447-82, ОСТ 2-И70-8-87); • круги (ГОСТ Р 52781-2007, ОСТ 2-И70-8-87), диаметром от 2 мм до 100 мм (любого профиля и типоразмера); • шлифовальные бруски (ГОСТ 2456-82). Абразивный инструмент производится на керамической связке, из электрокорунда белого (25А), нормального (14А), карбида кремния зеленого (63С), черного (54С) различной зернистости, твердости и структуры.

АБРА АБ АБРАЗИВНЫЕ РАЗИ РА З ВН ЗИ ВНЫЕ ЫЕ И ИНСТРУМЕНТЫ НС СТР ТРУМ У ЕН УМ ЕНТЫ ТЫ СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

57

ТЕРМООБРАБОТКА и СВАРКА ственного САПР не только не уступает мировым аналогам, но и превосходит их по многим показателям, к тому же и дешевле.

9. Одна из самых сложных ситуаций в России с расходными частями для плазматронов, газокислородных резаков, лазерных головок. Современное производство таких изделий представляет собой комплекс из многих высокоточных станков с УЧПУ, каждый стоимостью от 1 млн. долларов. В мире идет необъявленная война пиратских производств. Уже и именитые эталонные европейские производители подобно китайским компаниям откровенно копируют лучшие образцы конкурентов. В России пока никто не решился на строительство современного специализированного производства по массовому выпуску расходных частей для плазматронов или газокислородных резаков. Подобный проект потребует не только огромных инвестиций в оборудование, но и серьезной юридической защиты, поскольку выпускать требуется в основном нелегальные копии. Компании производящие оригинальные расходные части, вряд ли захотят разместить легальное производство в России не только по экономическим соображениям, но и по политическим. Ведь тот, кто эксклюзивно производит «патроны» к своему «оружию» контролирует использование этого «оружия». В случае, если Россия перестанет получать расходные части от основных производителей из США или Европы, замена придет из Китая, который давно имеет на своей территории современные производства по выпуску такой продукции. Качество китайских копий все еще под большим вопросом, но при отсутствии отечественного производства выбора нет.

10. Купить и смонтировать современный комплекс по раскрою металла при наличии денег не проблема. Вопрос в том, кто будет на нем работать и его обслуживать? В России отсутствует профессиональная подготовка операторов на базе профтехучилищ. Обучение силами производителей комплексов поверхностно. Не лучше обстоят дела и с подготовкой инженерных кадров. Отечественные ВУЗы могут предложить студентам и будущим инженерам-технологам только краткий ознакомительный курс из нескольких лекций по термической резке в базовом курсе по металлообработке. И это несмотря на значительный объем накопленных еще в советское время знаний по термической резке. Немного лучше обстоят дела с персоналом для сервисного обслуживания, поскольку по основным принципам комплексы для термической резки близки к любому современному технологическому оборудованию с УЧПУ. Крупные зарубежные компании имеют финансовую возможность проводить у се-

58

бя регулярные курсы по повышению квалификации операторов, технологов и наладчиков. Это тоже не полноценное образование, но лучше чем совсем ничего. Отечественные производители комплексов могли бы организовать учебные центры и курсы аналогичные зарубежным (благо знаний и опыта достаточно), но в основном вынуждены больше заниматься собственным производством. Как мы все замечаем, железный занавес вновь пытается вырасти вокруг нашей страны. Как подготовиться к этому и использовать ситуацию во благо своей стране? Вероятно, это прозвучит излишне патриотично, но лозунг «Покупай отечественное!» позволит каждому будущему и настоящему потребителю комплексов по термическому раскрою инвестировать в отечественное производство. И эти инвестиции быстро вернутся потребителю в виде новых технологий, качественного и современного оборудования, центров обучения, новых рабочих мест. Представим себе, что в будущем российские производства купили не импортное, а отечественное оборудование на 1 миллиард, статистически 100 миллионов из них пойдет на развитие технологий внутри страны. Другой важный вопрос: а способны ли отечественные производители быть на уровне лучших мировых компаний? Иностранная и отечественная продукция по основным элементам, узлам и технологическим характеристикам не отличается друг от друга. Избавиться от полной импортозависимости отечественные производители и потребители, конечно, сразу не смогут, но существенно снизить долю иностранных элементов раскройных комплексов возможно. Для этого российские потребители должны «проголосовать рублем» за такие изменения. Самыми больными вопросами на ближайшие годы остается значительное отставание в разработке и изготовлении современных систем плазменной резки, а так же массовое производство расходных частей к ним. Выходом из этого могло бы стать увеличение количества отечественных лазерных комплексов, но при условии снижения цены на лазерные излучатели российского производства. Конечно, всегда есть и другой путь: раздружились с США и Европой, будем дружить с Китаем и Бразилией! Но на этом пути в выигрыше опять окажемся не мы.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

Директор ООО «АВТОГЕНМАШ» Кольченко Владимир Александрович www.autogenmash.ru (4822)-32–86–33, 32–86–44

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

НОВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА Pramet Tools представляет новую линейку сплавов для токарной обработки чугуна — T53xx. Она состоит из двух прогрессивных сплавов для эффективной обработки чугуна: T5305 является наиболее износостойким и обеспечивает производительность и высокую скорость резания, T5315 представляет собой более прочный сплав c высокой износостойкостью, что дает широкий диапазон возможностей его применения. Основной задачей при разработке новых твердых сплавов было повышение качества основы и покрытия. Основа новых твердых сплавов была разработана с учетом всех особенностей механической обработки чугунов, а также других материалов, дающих при обработке короткую стружку. Таким образом получился абсолютно новый субстрат, имеющий высокую твердость, обеспечивающую повышенную износостойкость во время механической обработки. Твердость нового субстрата примерно на 100 HV выше, чем у субстратов, применяемых в сплавах прошлого поколения. Прочность осталась на уровне сплавов предыдущего поколения — 6605 и 6615 благодаря специальной модификации химической структуры кобальтовой связки. Это означает, что для новых субстратов удалось не потерять, а улучшить две противоположные характеристики режущего материала: повысить твердость и износостойкость при сохранении той же прочности. По сравнению с предыдущим поколением новые сплавы обладают более толстым слоем покрытия TiCN и Al2O3, что значительно повышает производительность. Для чугуна характерна высокая абразивность при обработке, что вызывает необходимость использования износостойких твердых сплавов и покрытий увеличенной толщины на режущих пластинах, тем самым уменьшается прочность и повышается хрупкость СМП. Усовершенствованная технология покрытия MT-CVD позволила нам

добиться лучшего баланса характеристик, в том числе высокой прочности, даже для толстого слоя покрытия. В итоге, новое поколение с п л а в о в UP! GRADE T5305 и Т5315 для обработки чугуна гарантирует высокую производительность и стабильную стойкость инструментов и дает возможность увеличить скорость резания и срок службы. Положительный эффект усиливается в сочетании с соответствующей геометрией режущей пластины. Данные новинки от Pramet Tools направлены на решение актуальной задачи обеспечения нарастающих объемов производства деталей из современных марок модифицированных чугунов, которые все чаще используются в современном машиностроении. Компания Pramet занимается разработкой, производством и продажей режущего инструмента из твердого сплава. Вся продукция производится в Чешской республике. В последнее десятилетие компания фокусируется главным образом на развитии бизнеса посредством увеличения экспорта; экспорт составляет более 70% общего оборота продаж. Компания Pramet регулярно расширяет круг потребителей продукции более чем в 50 странах мира. Представительства компании Pramet Tools находятся в Словакии, Германии, Польше, Италии, России и Венгрии, наряду с недавно открытыми офисами в Бразилии, Китае и Украине.

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

61

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

СИСТЕМЫ ROLLON ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ДЛЯ ЗОНЫ ОГРАЖДЕНИЯ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОСЕЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗНАЧИТЕЛЬНО ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ТРАДИЦИОННО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРИВОДАХ ШПИНДЕЛЕЙ. Как известно, производители станков с ЧПУ редко экоявляется как надёжность, так и по возможности невысокая номят на системах линейного перемещения, равно как стоимость. и на любых иных системах, критичных для функционироваС учётом вышеизложенной проблематики компанией ния шпинделей. Однако не все системы перемещения, приRollon было разработано альтернативное техническое ременяемые в таких станках, одинаково важны. Практически шение для перемещения зоны ограждения и реализации в каждом станке, кроме оси шпинделя существует по меньперемещений вспомогательных компонентов промышленшей мере одна, а зачастую и несколько осей, для которых ного обрабатывающего оборудования. Данное решение обеспечение максимальной точности и повторяемости пеосновано на использовании систем Compact Rail линейного ремещений не является приоритетной задачей. перемещения, отличающихся встроенной функцией самоуВ частности, в качестве таких осей могут рассматриватьстановки и устойчивостью к загрязнениям. ся системы перемещения зоны ограждения, либо перемеФункция самоустановки. Точное выставление лищения вспомогательных компонентов оборудования. Даннейных подшипников по положению представляет собой ные системы непосредственно не связаны с выполнением непростую задачу, которую приходится решать в процессе станком технологических операций. Правильный подбор изготовления станка. Для этой цели машиностроителям систем линейного перемещения для использования на тасначала приходится путём мехобработки придавать несуких осях позволит машиностроителю не только удешевить щим поверхностям, к которым предполагается крепить конструкцию станка, но и в ряде случаев повысить надёжэлементы систем линейного перемещения, практически ность работы. идеально плоскую форму. Затем на этих поверхностях В частности, у многих современных станков в системах с использованием специального крепежа монтируются наперемещения зоны ограждения используются компоненправляющие, которые при этом ещё и точно выставляются ты, неидеально пригодпо горизонтали и вертиные для таких задач. Кокали. Обе вышеописаннечно, к открытию и заных стадии изготовления НЕ ВСЕ ОСИ СТАНКОВ С ЧПУ ОДИНАКОВО ВАЖНЫ. крытию сдвижных дверей станка способны сущеВ ТО ВРЕМЯ КАК ДЛЯ ШПИНДЕЛЯ ТОЧНОСТЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ не предъявляется высоственно увеличить сроки ЯВЛЯЕТСЯ КРИТИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРОМ, ДЛЯ ЗОН ких требований по точи стоимость его произОГРАЖДЕНИЯ И МНОГИХ ДРУГИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ности, однако и у таких водства. КОМПОНЕНТОВ НЕОБХОДИМЫ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНОГО задач существует своя Однако при проекПЕРЕМЕЩЕНИЯ, ОТ КОТОРЫХ ТРЕБУЮТСЯ, ПРЕЖДЕ ВСЕГО, специфика, которую слетировании и монтаже НАДЁЖНОСТЬ И ПРОСТОТА МОНТАЖА. дует учитывать ещё на сдвижных дверей от обестадии проектирования. их этих необязательных В частности, сдвижные и даже излишних стадвери нередко представляют собой массивные металличедий можно отказаться в принципе. Мы охарактеризовали ские панели, которые подвержены изгибу и нередко сложданные две стадии как лишние, поскольку высокоточное ны в регулировке. Кроме того, от них требуется надёжная выставление по положению больших выполненных из лиработа в неблагоприятных условиях, характеризующихстового металла элементов конструкции станка, к которым ся высокой загрязнённостью в том числе металлической относятся, в частности, сдвижные двери, невозможно техстружкой и эмульсией. нически: в процессе реальной эксплуатации они всё равно Как размеры сдвижных дверей промышленного оббудут играть, что в итоге делает любую кропотливую их рабатывающего оборудования, так и условия их эксплурегулировку бессмысленной. И мы охарактеризовали данатации делают линейные подшипники, традиционно исные две стадии как необязательные, поскольку уже сущепользуемые в системах перемещения зон ограждения, ствуют самоустанавливающиеся линейные подшипники, не самым лучшим выбором для подобных задач. В дополспособные автоматически скомпенсировать неточности нение к этому проектирующие станки инженеры-конструких установки — в том числе и вызванные погрешностяторы нередко закладывают в конструкцию зон ограждения ми изготовления несущих поверхностей, на которых они профильные направляющие с системой рециркуляции шасмонтированы — делая излишними как дорогостоящую риков — частично по привычке, а частично потому, что намехобработку указанных поверхностей, так и трудозатратправляющие именно этого типа особенно хорошо знакомы ную регулировку этих подшипников по положению при их инженерам такой специализации. Однако направляющие монтаже. с системой рециркуляции шариков совершенно не оптиПодобная функция самоустановки предусмотрена у симальны для использования в качестве систем перемещения стем линейного перемещения, относящихся к модельному сдвижных дверей, основными требованиями к которым ряду Compact Rail компании Rollon: у данных систем функ-

62

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ция реализована за счёт того, что установленные на роликах большого типоразмера каретки этих систем перемещаются по направляющим со специальными профилями рабочих поверхностей, используемыми в определённом сочетании. За счёт такой специально подобранной комбинации профилей направляющих каретки получают определённую степень свободы смещения в одной или двух плоскостях, что и позволяет скомпенсировать непараллельность установки направляющих. Для установки сдвижных дверей технологического оборудования оптимально сочетание направляющих серии Compact Rail двух типов, соответственно с двумя различными профилями — направляющих типа U и типа K (рис. 1). При этом направляющая типа U имеет плоскую поверхность качения, позволяющую роликам каретки перемещаться в том числе и в поперечном направлении относительно оси направляющей. Одновременно с этим профилем направляющей типа K обеспечивается возможность поворота роликов каретки в пределах ограниченного углового диапазона, без снижения точности линейного перемещения. При применении направляющих вышеозначенных двух типов в их сочетании становится возможным компенсировать существенные погрешности монтажа направляющих в двух плоскостях: их непараллельность в горизонтальной плоскости, а также их разновысотность в вертикальной плоскости. Насколько широк диапазон автоматически компенсируемых отклонений? Он зависит от расстояния между двумя направляющими, образующими одну систему линейного перемещения. Так, например, если это расстояние составляет два метра, то системой будет обеспечиваться автоматическая компенсация горизонтальной непараллельности до 4 мм и разновысотности в пределах +/- 50 мм (информация о величине компенсируемых отклонений при других расстояниях между направляющими содержится в табл. 1).

43 Серия

63 Серия

Малое усилие перемещения. Дополнительным преимуществом систем Compact Rail является то, что установленные на них двери отличаются весьма лёгким ходом, и причиной этого является не только заложенная в конструкцию этих систем способность автоматической компенсации неточностей монтажа. Лёгкость и плавность хода систем Compact Rail объясняется в том числе и присущим им малым коэффициентом трения. Этот коэффициент отличается в зависимости от конкретного типоразмера направляющих, и находится в диапазоне от 0,003 до 0,006. Благодаря столь малым потерям на трение усилие, требуемое на открытие 90 килограммовой сдвижной двери, установленной с применением системы Compact Rail типоразмера 43, составит всего 680 г.

Устойчивость к загрязнениям. Ещё одним важным требованием к системам линейного перемещения, используемым для перемещения зоны ограждения и иных вспомогательных компонентов оборудования, является их устойчивость к загрязнениям. Системы линейного перемещения с рециркуляцией шариков, имеющие минимальные зазоры между шариками и направляющими, известны их подверженностью поломкам в результате загрязнений, причём во избежание подобных случаев требуются специальные защитные меры. Ситуация дополнительно осложняется наличием металлической стружки. В системах Compact Rail компании Rollon проблемы с загрязнением решены комплексно. Так, в конструкции предусмотрены специальные уплотнения и грязесъёмники, позволяющие свести к минимуму загрязнение направляющих. Для дополнительного снижения риска загрязнения направляющих конструкцией системы допускается их установка в перевёрнутом положении.

100

b – Максимальное смещение (мм)

75 50 25 0 -25 -50 -75 -100 0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

а – Расстояние м/у направляющими (мм)

При применении систем Compact Rail линейного перемещения причина, по которой возникли автоматически компенсируемые отклонения, не имеет никакого значения. Независимо от того, обусловлены ли эти отклонения погрешностями выполнения опорных поверхностей станка, неточностями монтажа, или же возникли в процессе эксплуатации из-за изгиба перемещаемого элемента (например, сдвижной двери станка), система Compact Rail с одинаковой эффективностью автоматически компенсирует их, причём без каких-либо отрицательных последствий для ресурса и срока службы системы линейного перемещения.

Однако наиболее эффективной мерой по борьбе с загрязнениями можно назвать грязеустойчивый конструктив систем Compact Rail в целом. В конструкции используются герметичные ролики, которые уже предсмазаны на весь срок службы (рис. 2). При этом размер самих роликов относительно велик, что делает их малочувствительными к большинству распространённых загрязнений. Такие ролики просто перекатятся через частицы металлической стружки, которые могли бы вывести из строя систему рециркуляции шариков.

Rollon S. p.A. (Россия) 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 17 стр. 1, офис 207 Телефон +7 (495) 799-42-29 E-mail: info.russia@rollon.com http://www.роллон.рф

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

63

Быстросменная оснастка HAINBUCH – это современное решение! Компания «РОСНА-Инжиниринг НТ» — официальный представитель фирмы HAINBUCH Gmbh SPANNENDE TECHNIK в России предлагает зажимную оснастку торговой марки HAINBUCH.

Ïàòðîí TOPlus, ñõåìà íàëàäêè Ïàòðîí TOPlus,, ïåðåíàëàäêà ð ä íà âíóòðåííèé ó ð çàæèì

Âðåìÿ ïåðåíàëàäêè – 15 ñåê. Òî÷íîñòü ïîâòîðÿåìîñòè – 0,005 ìì

Âðåìÿ ïåðåíàëàäêè – 30 ñåê. Òî÷íîñòü ïîâòîðÿåìîñòè – 0,005 ìì

Ïàòðîí TOPlus, ñèñòåìà êîíöåâûõ óïîðîâ

Ýêñöåíòðèêîâûé é ïàòðîí

Ñèñòåìà êîíöåâûõ óïîðîâ «Vario»:

Áûñòðàÿ ñìåíà ïîä øèðîêèé äèàïàçîí çàäà÷

Ñèñòåìà -QUADROK

Ýêñöåíòðèêîâûé ïàòðîí – ïàòðîí äëÿ ñòàíêîâ ñ ðåãóëèðóåìîé îñüþ «Ñ», ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ñî ñìåùåííûì öåíòðîì.

Ïàòðîí äëÿ âàëîâ Âàë óäåðæèâàåòñÿ òîðöîâûì ïîâîäêîì, óñòàíîâëåííûì â çàäíþþ áàáêó Ïðîòî÷êà çàæèìàåìîãî äèàìåòðà

Ïî÷åìó ñèñòåìà QUADROK óíèêàëüíà: Âîçìîæíîñòü ÷åòûðåõñòîðîííåãî çàæèìà Ñèñòåìà ñî ñìåùåíèåì => óñòîé÷èâûé çàæèì çàãîòîâêè Áåçóïðå÷íàÿ ïîëíàÿ îáðàáîòêà ñ ïÿòè ñòîðîí Òî÷íîñòü ïîâòîðåíèÿ âî âñåõ îñÿõ < 0,01 mm

Ñòàöèîíàðíûé ïàòðîí MANOK plus ñ ðó÷íûì çàæèìîì Çàæèìíûå ýëåìåíòû (ñìåííûå ìîäóëè)

Êóëà÷êîâûé ìîäóëü Ïðèìåð:

Кула у чковый к адаптер

MANDO ада д птер р Т2 Т211 11

Ïàòðîí, ðàçìåð 65 Ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð çàæèìà 65 ìì

Êóëà÷êîâûé ìîäóëü, ðàçìåð 145 Ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð çàæèìà 115 ìì

Êóëà÷êîâûé ìîäóëü, ðàçìåð 215 Ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð çàæèìà 195 ìì

MANDO адаптер Т212

Более подробную информацию можно получить в офисе компании «РОСНА Инжиниринг НТ» E-mail: nt@rosna.spb.ru, Tel/Fax: +7(812)401-67-67 или на сайтах: www.hainbuch.ru, www.rosna.spb.ru

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

О РЕЗЬБЕ В СТАТЬЕ ПОКАЗАНО, КАК И КАКИЕ РАЗМЕРЫ ВЛИЯЮТ НА КАЧЕСТВО РАБОТЫ РЕЗЬБЫ, И КАК ПОДОБРАТЬ ОПТИМАЛЬНУЮ ТЕХНОЛОГИЮ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

Внутренняя резьба

 /2

Н

h

Профиль резьбы

d1

d2

d

Р/2

°

90

Наружная резьба

Ось резьбы

Рис. 1. Номинальный профиль цилиндрической метрической резьбы. d2 — средний диаметр.

fb /2

Hl 2

Ht 2

Это определение, устраивающее промышленность в ХХ веке, при продвижении новых технологий, повышающих требования по точности и быстродействию механизмов, стало некорректным: а) в определении ГОСТ СД резьбы введено теоретическое понятие ось резьбы, но для ее реального построения нет достаточных оснований, а это важно для получения точных значений; б) реальный профиль резьбы — не прямолинеен, на разных витках и в разных сечениях «точки, где ширина канавки равна половине шага», находятся на разном расстоянии от оси; в) на величину СД влияют непостоянные углы  /2 профиля и шаги и др.

E Таким образом, реальное определение СД тесно P D связано с другими геометрическими параметрами ∆ /2 резьбы, которые не отражаются в определении. Рис. 2. Угловая погрешность Эти некорректности /2 и ее компенсация на среднем диаметре. непринципиальны, пока

70

nP1 Номинальный профиль резьбы гайки

a c



fp 2

2

Р 2

Болт

d2

Профиль резьбы болта, имеющий погрешность шага

∆

Гайка

b

Рис. 3. Погрешность шага P/2 и ее компенсация на среднем диаметре.

При использовании этого параметра естественно было бы опираться на логику — если СД резьбовой пробки меньше, чем СД резьбового кольца, то они вкручиваются друг в друга. Чем меньше разница между ними, тем соединение более прочное, при легком скручивании и малом износе. Принятый метод измерения среднего диаметра «по трем проволочкам» (рис. 4) не дает точного значения диаметра цилиндра по скалярным показателям, геометрически не связанным друг с другом, и не гарантирует скручивание при минимальных зазорах. Метод трех проволоdn чек только показывает: в случайно выбранном месте есть такой размер, или в случайных местах есть такие размеры… И даже если все полученные размеры уложились в допустимые, мы не получаем отРис. 4. Схема измерения среднего веты о свинчиваемости диаметра по трем проволочкам резьбы, соответствии зазоров в разных местах, т. к. мы не видим степень овальности, продольной кривизны, непостоянство шага и других погрешностей, влияющих на качество резьбы. Проблемно и другое, — определение СД резьбового кольца (внутренней резьбы) на основе свинчивания с контркалибром — «контроль по шарикам» сложный и непрецизионный. Если процесс свинчивания произошел с некоторым натягом, как бы беззазорно, мы приписываем СД пробки кольцу. Но это значит, что вращаясь и продвигаясь, кольцо и пробка соприкасались всевозможными вариантами выступающих мест, следовательно, СД пробки заведомо меньше СД кольца. Но какие зазоры в разных сечениях — неизвестно. Неучтенные параметры: непрямолинейность резьбы, разница шагов в разных местах, разница углов, овальность, конусообразность, шероховатость и др. увеличивают отличие СД пробки, определенного по проволочкам, от СД по определению ГОСТа и СД кольца.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

M3

А

Рабочая длина гайки Р ∆ 2

d2

Р

погрешность исполнения СД в 10–25% от величины шага резьбы для вас незначительна. Но это недопустимо при изготовлении резьбовых калибров и тем более контркалибров, а также резьб, используемых в массовом производстве транспортных, оборонных и других ответственных изделий (рис. 2, 3).

D2

Большинство окружающих нас изделий выполнены с резьбой. И часто приближение к точным лидирующим технологиям зависит и от ее качества. Резьба должна быть: не большой, чтобы не подталкивать к излишним габаритам и весу всего изделия; надежной, чтобы удерживать требуемые усилия и при необходимости установленные положение оси свинчивания и точность перемещений по ней. Это касается резьб как в микроприборах, так и креплений крупных объектов (турбины в гидроагрегатах и т. п.). Попасть в золотую середину можно, если знать, какие размеры резьбы и допуски на их исполнение «как раз!» и как обеспечить приемлемую себестоимость производства. Важный параметр — средний диаметр (СД) метрической резьбы. По действующим в РФ ГОСТ это «диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы» (рис. 1).

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ Погрешность СД, полученная таким образом, может стать неприемлемой. Идеальная резьба получается, если заданный профиль по всему резьбовому изделию полностью заполнен материалом. Т. е. ось резьбы прямая, все шаги, углы и радиусы точны в реальном исполнении. Для получения таких резьб максимального качества нужна информация по всем элементам с полной взаимосвязью. Эта информация позволит корректировать технологию производства в нужных направлениях.

-0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -2 -2,2 -2,4 -2,6 -2,8 -3 -3,2 -3,4 -3,6 -3,8 -4 -4,2 -4,4 -4,6 -4,8 -5 -5,2 -5,4 -5,6 -5,8 -6 -6,2 -6,4 -6,6 -6,8 -7 -7,2 -7,4 -7,6 -7,8 -8 -8,2 -8,4

Предлагаемый метод определения СД состоит в следующем. СД должен определяться по полной информации с реально контролируемой поверхностью резьбы (после налаженной технологии производства резьбы объем контроля резко сокращается до необходимого для поддержания технологии). В облако точек, снятых с реальной резьбы по всей длине с помощью координатно-измерительной машины, вписывается матмодель. Определяя тип резьбы и проводя оптимизацию по каждому параметру, мы учитываем изделие в целом, т. е. как бы свинчиваем резьбу с идеальным калибром. Для более простого понимания приведу пример стержня и отверстия. Если при замерах, выполненных по методу среднеквадратичного, их диаметры одинаковы, то вставить стержень в отверстие невозможно. Неидеальность того и другого дает отклонения от цилиндричности на стержне в плюс, а в кольце в минус. В современных технологиях это решается так. Диаметр стержня определяется по расчету минимально описанного цилиндра в облаке замеренных точек, а диаметр отверстия — по максимально вписанному. В этом случае стержень и отверстие могут скользить друг по другу с минимальными зазорами. Подобная методология используется в производствах с высокой технологией. Матаппарат для описания формы резьбы с учетом всевозможных отклонений достаточно сложен, и решения в этой области требуют опыта и времени. При моделировании поверхности используется понятие базовых, прилегающих и реальных поверхностей. Есть четкое определение таких поверхностей для плоскостей, цилиндров и полных сфер (например ГОСТ 24642–81). Но уже для сектора (части сферической поверхности) при различных конструктивных подходах величины параметров имеют различные значения. Матмодель резьбовой поверхности еще более сложна, имеет свои нюансы, которые следует учесть для построения полноценной модели. В высокотехнологичных странах уже внедрены методы измерения резьбы, когда при плотно свинчивающихся пробке и кольце их СД совпадают, показатели отклонения от идеальной поверхности резьбы видны реально и разделены по параметрам. Это позволяет совершенствовать технологию производства резьбы до получения оптимальных величин как по качеству, так и по себестоимости. В России пока делаются только первые шаги. В научных работах о резьбе введено понятие приведенный средний диаметр резьбы, который должен учесть влияние различных факторов на определение СД, свинчиваемости и надежности резьбы. Таким образом, технология производства получает информацию для реального совершенствования. Сбор точек с резьбы и вписывание матмоделей — процесс сложный вначале. Но он оправдан, поскольку позволяет видеть все в геометрии и не попасть в тупик. Чрезмерные требования к технологии производства резьбы могут

72

Рис. 5. Собранные точки в четырех сечениях на протяжении всего рабочего участка резьбы. Цветным выделены точки, которые участвуют в расчете, остальные отфильтрованы специальным алгоритмом.

Рис. 6. 3D-модель резьбы с собранными точками.

сделать ее трудоемкой. Но это не относится к процессу измерения. Чем лучше мы видим результаты технологии, тем легче увидеть выигрышный способ получения нужной резьбы. С появлением шестиосевых координатно-измерительных машин (КИМ) производительность измерений и их качество заметно улучшились, стала возможной реализация поэлементного контроля внутренних резьб по всем интересующим производителя параметрам, указанным выше. Иными словами, технологи, базируясь на данных, полученных с помощью КИМ, получают возможность управлять точностью изготовления внутренних и наружных резьб. ООО «Лапик» (Саратов) ведет исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на решение задачи контроля параметров резьб. К настоящему времени разработаны программное обеспечение (ПО) и инструмент для контроля наружных метрических резьб с шагом от 0,1 мм и внутренних метрических с диаметрами от М3. Предложенный метод достаточно универсальный. Он продуктивен при создании технологий практически для всех видов резьбы как наружной, так и внутренней: метрической, трапецеидальной, упорной, прямоугольной, трубной, круглой, конической и т. д.

РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ /РИТМ / СЕНТЯБРЬ 2014

А. Г. Лаптев

ВЫСТАВКИ

ООО «ГелаксПлюс» Промышленное моечное оборудование Поставка промышленного моечного оборудования ведущих европейских производителей.

Эффективная очистка деталей и агрегатов с использованием различных технологий.

• промышленные моечные машины PERKUTE для очистки деталей разного размера и веса (от метизов до крупногабаритных деталей весом до 2 т) • ультразвуковые мойки ELMA для эффективной очистки скрытых полостей • ультразвуковые мойки ULTRATECNO для эффективной очистки крупных деталей сложной геометрической формы (весом до 1500 кг, длиной до 2 м) • пароструйные установки для очистки оборудования без монтажа • оборудование для мойки баков и резервуаров

Гарантийный срок – до трех лет.

ООО «ГелаксПлюс» Подбор, консультации и поставка промышленного моечного оборудования из Европы. Москва, ул. Енисейская 1, строение 8 Тел./Факс (495) 228-64-95 info@gelaxplus.ru www.gelaxplus.ru

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

73

ВЫСТАВКИ

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

75

ВЫСТАВКИ

СЕНТЯБРЬ 2014 / РИТМ / РЕМОНТ • ИННОВАЦИИ • ТЕХНОЛОГИИ • МОДЕРНИЗАЦИЯ

79