Металлорежущее оборудование

Глава 4. Современные научные, методологические

И производственные проблемы механической и физико-химической обработки деталей ГТД

Металлорежущее оборудование

В главе 1 были показаны перспективные конструкции ГТД, производство которых без разработки и внедрения новых технологий невозможно: это сверхпластическая деформация, сварка трением, диффузионная сарка, изготовление блисков, высокоточные монокристаллические заготовки лопаток, использование композитов и керамики и др. Вместе с тем следует признать, что основная трудоемкость изготовления двигателя – 60÷70 % связана с механической обработкой со снятием стружки лезвийным инструментом (диски и лопатки ротора и статора, валы, шестерни, корпусные детали, дефлекторы и др.) Изготовление этих высокоточных деталей требует еще более точного технологического оборудования – станков и инструментов.

В этой связи небезынтересно рассмотреть состояние отечественного станкоинструментальной промышленности в сравнении с аналогичным производством зарубежных фирм.

Известно, что для развития страны по индустриальному, а не по сырьевому пути развития необходимо мощное машиностроение и прежде всего его технологическая база – станкостр оение. Без него нельзя говорить о модернизации и инновационном развитии промышленности.

Станкостроение относится к отраслям высоких технологий и не обеспечивает высокую прибыль, поэтому не привлекает внимание олигархов, а в развитых странах оно пользуется различными весьма значительными льготами. В Японии (мировом лидере суперсовременного оборудования) станкостроители почти не платят налоги, имеют беспроцентный кредит (0,01% в год), 18 специальных законов обеспечивают поддержку экспортных усилий, выставочной деятельности, компенсацию транспортных услуг при межконтинентальных поставках и т.п.

Для серийного производства инновационного оборудования необходима модернизация собственного производства. При этом важно учитывать тенденции развития мирового станкостроения:

· Высокая степень концентрации различных технологических операций на одном обрабатывающем центре: токарно –сверлильно – фрезерно – расточные – лазерные – зуборезные, сверлильно – фрезерно – расточные,лазерные комплексы в сочетании с механической обработкой, оборудование для комплексной обработки листа и другие.

· Повышение уровня автоматизации станков за счет применения сверхбыстродействующих систем ЧПУ и информационных технологий.

· Интеллектуальные станочные системы. Безлюдные технологии производства.

· Нанометрическая точность станков.

· Применение лазерных измерительных систем, позволяющих производить коррекцию траектории движения инструмента с целью повышения точности обработки.

· Обработка нетрадиционных материалов (керамики, композиты, сэндвичи).

· И т.п.

В мире очень мало стран – производителей станков такого уровня: Германия, Италия, Испания, Чехия, Япония и Китай.

Сложность развития заключается в том, что на протяжении 20 лет отрасль в России не только не получала государственной поддержки, но и находилась под давлением лоббистов иностранного оборудования.

Только после обращения к В.В. Путину в 2010 году были, наконец, приняты Постановления Правительства, которые должны несколько улучшить положение дел в отрасли. Утверждена подпрограмма «Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности» на 2011-2016 годы в рамках федеральной целевой программе «Национальная технологическая база».

Однако, выход таких важных и нужных директив пока не исправляет ситуацию, так как закон 94-ФЗ «О размещении заказов на поставку товаров, выполнение работ, оказания услуг для муниципальных и государственных нужд» сводит усилия к нулю, когда в действие вступают лоты, конкурсы, посредники и распил.

Для исправления сложившейся ситуации ассоциация «Станкоинструмент» предлагает внести изменения и дополнения в законодательную базу:

1. Разработать закон «О промышленной политике России», а также закон «О технологическом развитии Российской промышленности.

2. Для создания благоприятных условий машиностроительному комплексу для обновления основных фондов и создания благоприятного инвестиционного климата осуществить предложения по изменению системы налогообложения:

- изменить порядок возмещения НДС (отменить взимание налога при экспортных поставках сложного технологического оборудования);

- освободить от налогов, кроме социальных, на период до 2016 года при условии наращивания объемов выпуска новой техники, развития НИОКР и расширения производства;

- освободить от налогов суммы прибыли, направленной на обновление основных фондов машиностроительных предприятий за счет отечественной техники;

- освободить от налогообложения в течение двух лет с момента приобретения оборудования для технологического перевооружения, сократить на 50% налога на прибыль от прироста продукции, полученных за счет внедрения новых технологий.

3. Ужесточить политику регулирования тарифов естественных монополий, не допуская их необоснованного роста.

4. Запретить собственникам менять профиль и специализацию и сокращать производство на предприятиях станкоинструментальной промышленности, выпускающих технологическое оборудование для нужд государства в течение 5 лет после приобретения.

5. Провести перепись оборудования в стране с целью получения реальной картины о состоянии технологической базы и сделать этот процесс регулярным.

Новые правила закупки оборудования, запрещающие приобретение для нужд обороны страны и безопасности государства иностранного технологического оборудования при условии, если аналогичное производится на территории РФ, не работают.

Постановление Правительства РФ от 07.02.2011 года №56 «Об установлении запретов и ограничений на допуск товаров, происходящих из государств, для нужд обороны страны и безопасности государства» призвано стимулировать отечественных производителей в сфере машиностроения. Запрет должен помочь обеспечить заказами отечественных производителей станков, вывести их на конкурентоспособный уровень. Однако наши предприятия оказались не готовы к такому повороту событий.

Генеральный директор компании «РТ-Станкоинструмент» на заседании экспертного совета по развитию конкуренции в сфере машиностроения при Федеральной антимонопольной службе заявил: «За время действия 56-го постановления предприятия холдинга не получили ни одного заказа на изготовления станков от оборонных предприятий. Данный документ не информирует производителя о наличии спроса на оборудование и самое главное – не стимулирует развитие отечественного машиностроения. Считаю, что необходимо провести анализ, который бы показал, насколько этот нормативный акт вообще может защищать интересы отечественных производителей.

Глава представительства компания EMAG в России прокомментировал постановление так: «Чем больше сложностей создается для поставки оборудования, тем труднее необходимое оборудование будет ввозиться в Россию, от этого страдает, главным образом, потребитель».

Руководитель рабочей группы «Наука» комиссии минпромторга, проректор по развитию МГТУ «Станкин» считает, что российские предприятия-потребители и проектировщики (инжениринговые компании) плохо информированы о правилах и порядке применения постановления №56. К тому же многие потребители не в состоянии должным образом оформить заявку о необходимости покупки именно импортного оборудования тогда, когда отечественный аналог хоть и существует, но не соответствует необходимым требованиям. Кроме того, постановление ни как не учитывает стоимость и сроки поставки оборудования, на приобретение которого устанавливается запрет.

Кроме того, производственные возможности отечественных производителей металлообрабатывающего оборудования не соответствуют прогнозируемым объемам заказов.

Для решения сложившихся проблем, по мнению экспертов необходимо:

- анализировать возможное применение российского металлообрабатывающего оборудования еще на этапе разработки проектно-сметной документации;

- повышать ответственность российских производителей станков в части обеспечения поставок оборудования, по зарубежным аналогам которого был установлен запрет.

По мнению экспертного сообщества, в связи с неготовностью отечественных станкостроителей удовлетворить спрос на конкурентоспособное оборудование необходима локализация производства металлообрабатывающего оборудования зарубежного происхождения на территории РФ.

В России на протяжении нескольких десятилетий с самой высокой трибуны постоянно утверждается о необходимости проведения модернизации экономики и ее инновационном развитии. Но о какой модернизации может идти речь, если фундамент модернизации – современное технологическое оборудование (станки) в стране практически не производятся (при наличии запрета покупки из-за рубежа). За эти десятилетия к традиционно сильным станкостроительным державам – Германии, Японии, Италии, Швеции добавились такие страны как Южная Корея, Тайвань и др.

Аналогичная ситуация в РФ обстоит и с производством современного высокоточного металлорежущего инструмента. Буквально единицы предприятий освоили производство современного инструмента (например, Кировградский завод твердых сплавов, Серпуховский инструментальный завод, ЗАО «Новые инструментальные решения»). В то время как в промышленно развитых странах функционируют десятки инструментальных заводов. Только в Японии их шесть.

Ниже показаны примеры станков нового поколения; они характерны применением новых многокоординатных систем ЧПУ, наличием двунаправленных инструментальных револьверных головок, систем охлаждения высокого давления через револьверную головку, гидравлических трехкулачковых патронов, автоматической системы центральной смазки, высокоточных шарико-винтовых пар (ШВП), кабинной защиты, теплообменников и систем охлаждения, станин из минерального литья, адаптивных систем управления, высокоскоростных шпинделей (до 30000 об/мин), программируемых задних бабок, нескольких шпинделей и револьверных головок, специальной конструкции станка, обеспечивающей полигональное точение, транспортерами для стружки и др. Приводятся характеристики станков и фирмы изготовители. В частности на стр. 306, 307 (рис. 4.1 и 4.2) приведены станки и их параметры известной немецкой фирмы KNUTH – токарно-револьверный и обрабатывающий центр с ЧПУ премиум класса.

На стр. 308 (рис. 4.3) представлен Южно-Корейский станок с двунаправленной револьверной головкой с двенадцатью инструментами, имеющими самостоятельный привод (фирма DAEWOO). В этом станке воплощена современная тенденция в станкостроении: вместо многоинструментальных магазинов обрабатывающих центров создаются станки с многоинструментальными револьверными двунаправленными головками. Многократно уменьшается время на замену инструмента, которое затрачивается только на поворот револьверной головки. Технологические возможности этого станка приведены на стр. 309, 310 (рис. 4.4, 4.5)

На стр. 311÷314 (рис. 4.6 ÷ 4.9) показан высокоскоростной обрабатывающий центр Итальянской фирмы BRETON и его технологические возможности. В частности на рис. 4.7 (стр. 313) показана рабочая зона станка и обработанная комплексная деталь – диск компрессора с лопатками (блиск). Станок имеет поворотный вращающий стол, позволяющий построить картину обкатки, возможно шлифование обработанной фрезерованием поверхности, обеспечивая высокую точность движения инструмента и детали, обладает высокой надежностью. Фрагмент обработки радиального ротора компрессора приведен на рис. 4.8 (стр. 313). С использованием специальных щупов на станке возможно измерение геометрических параметров обработанных поверхностей (рис. 4.9).

При конструировании станков в определенной степени оригинальные решения были применены фирмой FastCut (Тайвань).

Конструктивный и технологический интерес представляют собой станок, приведенный на стр. 315 (рис. 4.10). Это станки имеющие один шпиндель, сдвоенную систему ЧПУ, две револьверные головки. Станок предназначен для обработки деталей типа вал сразу с двух сторон. Дальнейшей модернизацией этого станка является станок, приведенный на стр. 316 (рис. 4.11). Здесь уже два подвижных шпинделя, что позволяет обрабатывать с двух сторон более длинные детали типа вал.

 

 

Рис. 4.1. Пояснения в тексте

Рис. 4.2. Пояснения в тексте

Рис. 4.3. Пояснения в тексте

Рис. 4.4. Пояснения в тексте

Рис. 4.5. Пояснения в тексте

Рис. 4.6. Пояснения в тексте

Рис. 4.6 а. Пояснения в тексте

Рис. 4.7. Пояснения в тексте

Рис. 4.8. Пояснения в тексте

 

 

 

Рис. 4.9. Пояснения в тексте

 

 

Оригинальным с точки зрения конструкции и технологических возможностей является станок, приведенный на стр. 317 (рис. 4.12). На этом станке к обычной функции токарной обработки реализована полигональная обработка: на цилиндрических и торцовых поверхностях с помощью вращающейся инструментальной головки формируются различные формы поверхностей (см. стр. 318, рис. 4.13).

На стр. 320, 321 (рис. 4.14, 4.15) показаны станки отечественного производства – Стерлитамакского станкостроительного завода. По конструкции и технологическим возможностям эти станки не уступают лучшим мировым образцам – по точности, производительности, надежности.

Рис. 4.10. Пояснения в тексте

Рис. 4.11. Пояснения в тексте

Рис. 4.12. Пояснения в тексте

 

 

Рис. 4.13. Пояснения в тексте

Это стало возможным благодаря применению импортных систем управления, систем приводов и др. Технологические возможности таких станков показаны на стр. 322 На стр. 323 для сведения приведена информация о шпинделях – моторах, применяемых на современных станках с ЧПУ взамен традиционных механических приводов с зубчатыми коробками передач.

В настоящее время широко используются адаптивные системы управления станками в процессе механической обработки деталей. Далее на стр. 324÷338 в качестве примера приведена адаптивная система, разработанная фирмой OMATIVE и широко внедренная в различных отраслях промышленности. Система разработана применительно к используемому режущему инструменту, разработанному фирмой ISCAR. Вся информация касающаяся параметров адаптивной системы и применяемого режущего инструмента приведены на указанных страницах.

Оптимизация металлообработки OMATIVE разработана применительно к точению, фрезерованию, сверлению и шлифованию. Оптимизационные решения и системы управления производством существенно повышают производительность и эффективность использования станков, режущих инструментов и процессов металлообработки. Вследствие этого ведущие производители систем ЧПУ и металлорежущих станков вступают в партнерства с OMATIVE Systems и предлагают технологии адаптивного управления и мониторинга, разработанную OMATIVE, как интегральную часть своих систем ЧПУ и станков.

Изделия OMATIVE используются наиболее крупными и престижными промышленными компаниями для применения в важнейших отраслях индустрии от авиа-, автомобиле- и судостроения, производства электроэнергии до изготовления инструментов и штампов.

Как известно, во время обработки условия резания могут непредсказуемо измениться вследствие целого ряда причин. Системы OMATIVE осуществляют контроль условий резания в режиме реального времени и автоматически изменяют подачу до ее оптимального уровня для каждой отдельной операции, а также останавливают станок в случае перегрузки или поломки инструмента.

Рис. 4.14. Пояснения в тексте

Рис. 4.15. Пояснения в тексте