ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 2 (59).
23
УДК 621,9 В.Д. Вермель, д-р техн. наук, начальник научно-технического центра научнопроизводственного комплекса, федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского» (e-mail: npk@tsagi.ru) Р.В. Звягинцев, генеральный директор, общество с ограниченной ответственностью «Группа Стан» (Москва) (тел.8(495)916-55-55) В.Л. Зинов, главный конструктор, общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение «Станкостроение» (Стерлитамак) (e-mail: valery.zinov@yandex.ru) П.А. Погосян, заместитель директора департамента, общество с ограниченной ответственностью «Группа стан» (Москва) (тел.8(495)916-55-55) М.Е. Ставровский, д-р техн. наук, профессор, директор департамента, общество с ограниченной ответственностью «Группа Стан» (Москва) (e-mail: stavrov@list.ru) РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВЫСОКОТОЧНОЙ МЕХАНООБРАБОТКИ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ В статье представлены результаты исследований в области повышения виброустойчивости и термостабильности в конструкциях обрабатывающих центров. Целью работ являлась реализация всеракурсной ориентации инструмента относительно детали и совмещение в одном станке основных операций механической обработки для обеспечения точности на финишных операциях. Ключевые слова: обрабатывающие центры нового поколения, точность обработки, импортозамещение. ***
Специалистами авторского коллектива выполнен анализ потребностей предприятий авиационной промышленности в техническом перевооружении за счет оснащения новым поколением обрабатывающих центров с ЧПУ. Это обусловливается необходимостью реализации в конструкции современных самолетов новых конструкторско-технологических решений, связанных с переходом от сборно-клепальных деталей и агрегатов к интегральным, изготавливаемым из одной заготовки – механической обработкой на обрабатывающих центрах с ЧПУ [1]. Одним из существенных факторов для этого стало повышение более чем в 10 раз основных технических характеристик обрабатывающих центров нового поколения, по сравнению с оборудованием производства 90-х годов, которым до настоящего времени в значительном объеме оснащены отечественные машиностроительные предприятия. Другим функциональным свойством нового оборудования является обеспечи-
ваемая возможность всеракурсной ориентации инструмента относительно детали и совмещение в одном станке основных операций механической обработки. В результате достигается минимизация числа переустановок детали, при финишном качестве и точности обработки, исключающих трудоемкую ручную доработку. При этом время и трудозатраты на изготовление сокращаются в 1,5-3 раза и более. В авиастроении повышение точности обработки приводит также к существенному снижению затрат на сборку, при снижении сложности и трудоемкости сборочных приспособлений [2]. Технологические возможности нового оборудования обусловили расширяющееся оснащение отечественных авиастроительных предприятий обрабатывающими центрами с ЧПУ, серийно производимыми за рубежом с начала 2000-х годов. Проведенный анализ типоразмеров деталей авиационных конструкций выявил преобладающие потребности в обрабатывающих центрах для деталей с га-
24
ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 2 (59).
баритами 0,5÷5,0 м. Оборудование особо крупных размеров является уникальным и изготавливается по специальным заказам. Выявившаяся для обеспечения импортозамещения необходимость ускоренного освоения производства нового поколения оборудования с ЧПУ обусловила принятие ряда важных научно-технических решений. Были реализованы три серии модельных рядов обрабатывающих центров, перекрывающих требования по обработке наиболее востребованных промышленностью типоразмеров деталей [3]. В основу каждого из модельных рядов положены базовые конструктивные модули, которые могут комплектоваться в зависимости от специфики деталей, материалов и требований к условиям их обработки, сменными агрегатами, составляющими самостоятельные мехатронные единицы. В их числе – одно- и двухосевые шпиндели с приводами раз-
личной мощности; поворотные и наклонно-поворотные столы, причем как с функцией ориентации детали в зоне обработки, так и непрерывного вращения, для совмещения операций фрезерования и точения. С целью повышения виброустойчивости и термостабильности в конструкциях предусмотрено использование инновационного для станкостроения синтетического гранита, гасителей вибрации и высокоточных температурных датчиков, для введения температурной коррекции. Оснащение обрабатывающих центров поворотными столами, с вертикальной осью вращения (рис. 1), наклонно-поворотными или с горизонтальной осью в токарнофрезерном исполнении, обеспечивает все основные области применения. На принятые технические решения получено 5 патентов.
Рис. 1. Конструкция обрабатывающего центра 2000 VH
ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 2 (59).
Разработанные обрабатывающие центры, серийное производство которых организовано на НПО «Станкостроение» ООО Группа «СТАН» (пример на рисунке 1), имеют следующие технические характеристики: точность позиционирования инструмента ~2,5мкм, частота вращения шпинделя до 24000 об/мин; подачи до 60,0 м/мин; мощность привода шпинделя до 60 квт; инструментальные магазины до 60 позиций; время смены инструмента – 5 с. По техническим характеристикам они не уступают лучшим зарубежным образцам. Разработка и про-
25
изводство уникальных крупногабаритных обрабатывающих центров осуществляется заводом тяжелых станков АО “Станкотех”, ООО “Группа СТАН”. Внедрение разработанных и серийно выпускаемых обрабатывающих центров с ЧПУ в 2013-2014 гг. осуществлено на 82 предприятиях и организациях авиакосмической отрасли России. В 2015 г. запланировано внедрение более 150 единиц, наибольшее количество на авиационных заводах в Комсомольске-на-Амуре, Нижнем Новгороде, Таганроге и Казани.
Рис. 2. Сборка обрабатывающих центров с ЧПУ на НПО “Станкостроение”, г. Стерлитамак
Достигнутый экономический эффект в 2013-2014 гг. составляет около 1,7 млрд. руб. импортозамещения. Список литературы:
1. Бадягин А.А., Овруцкий Е.А. Проектирование пассажирских самолетов с учетом экономичности эксплуатации. – М.: Машиностроение, 1964.
2. Горбунов М.Н. Основы технологии производства самолетов. – М.: Машиностроение, 1976. 3. Развитие гражданской авиационной техники России на 2002–2010 годы и на период до 2015 года: Федеральная целевая программа. Доступ из справ.правовой системы «КонсультантПлюс» Получено 15.01.15
26
ISSN 2223-1560. Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 2 (59).
V.D. Vermel, Doctor of Sciences, Head of the Science and Technology Center Research and Production Complex, Federal State Unitary Enterprise "Central Aero-Hydrodynamic Institute them. N.E. Zhukovsky»(e-mail: npk@tsagi.ru) R.V. Zvyagintsev, Director General, Limited Liability Company "Group Stan" (Moscow) (tel.8 (495) 916-55-55) V.L. Zinoviev, Chief Designer, Limited Liability Company Scientific-Production Association "Machine" (Sterlitamak) (e-mail: valery.zinov@yandex.ru) P.A. Poghosyan, Deputy Director of the Department, Limited Liability Company "Group Stan" (Moscow) (tel.8 (495) 916-55-55) M.E. Stavrovsky, Doctor of Sciences, Professor, Head of Department, Limited Liability Company "Group Stan" (Moscow) (e-mail: stavrov@list.ru) DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED HIGH-PRECISION MACHINING TECHNOLOGY FOR AVIATION INDUSTRY ON THE BASIS OF A NEW GENERATION MACHINING CENTER The article presents the results of research in the area of improving the vibration resistance and thermal stability in structures machining centers. The objective of this work was the realization of three-dimensional orientation of the tool relative to the workpiece and the combination in one machine of the basic machining operations to ensure accuracy in the finishing operations. Key words: Machining centers of the new generation, precision machining, import substitution. _________________________
УДК 621.921.343-432 В.И. Костиков, д-р техн. наук, профессор, член-корреспондент РАН, Национальный исследовательский технологический университет (МИСИС) (Москва) (e-mail: zeinalova@rambler.ru) В.Ю. Лопатин, канд. техн. наук, доцент, Национальный исследовательский технологический университет (МИСИС) (Москва) (e-mail: lopatin63@mail.ru) Ж.В. Еремеева, д-р техн. наук, доцент, Национальный исследовательский технологический университет (МИСИС) (Москва) (e-mail: eremeeva-shanna@yandex.ru) Е.В. Агеев, д-р техн. наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (Курск) (e-mail: ageev_ev@mail.ru) Н.А. Капуткина, канд. техн. наук, доцент, Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет) (Москва) (e-mail: kaputkinana@mail.ru) Е.В. Симонова, аспирант, Национальный исследовательский технологический университет (МИСИС) (Москва) (e-mail: cherijik@mail.ru) Ю.Ю. Капланский, студент, Национальный исследовательский технологический университет (МИСИС) (Москва) (e-mail: ykaplanscky@mail.ru) АЛЮМОМАТРИЧНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В НЕСТАЦИОНАРНОМ СИЛОВОМ ПОЛЕ И УПРОЧНЕННЫЕ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ MGO Проведено изучение механизма упрочнения чистого алюминия дисперсными частицами оксида магния и выяснение особенностей этого механизма в зависимости от концентрации частиц оксида магния и характера их взаимодействия с алюминием. Показана принципиальная возможность получения новых металломатричных композиционных материалов, упрочнённых наночастицами, путем кристаллизации в нестационарном силовом поле. Установлено, что введение нанодобавки оксида магния в алюминиевую матрицу путём кристаллизации расплава матрицы в нестационарном силовом поле дает возможность получить заданное распределение частиц в отливке и позволяет разбить конгломераты. Ключевые слова: алюминий, дисперсные частицы, оксид магния, металломатричный композиционный материал. ***
Введение Развитие техники невозможно без разработки новых конструкционных ма-
териалов с заранее заданными свойствами, среди которых наибольшим потенциалом обладают металломатричные ком-