Технология высокоскоростной механической обработки газотурбинных двигателей (стр. 6 из 6)
BMW, Германия, где на обрабатывающих центрах, оснащенных шпинделями IBAG, изготовляются из алюминиевых отливок задние оси для лимузина среднего класса 5-й серии
PSA (Peugeot - Пежо), Франция, где с помощью IBAG-шпинделей изготавливаются моторные блоки из алюминия. Шпиндели встроены в манипуляторы фирмы TRICEPT, которые в свою очередь являются частью инновативных обрабатывающих центров. На этих уникальных станках производится чистовая обработка поверхностей с параллельной работой шести шпинделей, которые высверливают отверстия в головке цилиндров и коленчатом валу двигателя
Многочисленные детали для механического и электрического оснащения автомобилей изготавливаются с помощью IBAG-шпинделей на предприятиях Delphi Automotive в США
Мировая авиационная промышленность также пользуется преимуществами HSC-шпинделей IBAG:
На предприятиях Pratt&Whitney и Lockheed шпиндели IBAG обрабатывают детали турбин и агрегатов
NASA использует шпиндели IBAG при изготовлении воздушно-космических аппаратов
Boeing в США и Airbus А380 в Европе также являются заказчиками IBAG. На их предприятиях шпиндели IBAG встроены в обрабатывающие центры Ingersol для обработки большого спектра деталей из алюминия. Так, например, шпангоуты и стрингеры корпуса Airbus А380 полностью выфрезеровываются из цельного металла. При этом высокие скорости вращения шпинделей – до 60 000 об/мин при больших мощностях обеспечивают максимальные скорости резания и подачи. Этим минимизируется время обработки, и представляется возможность экономичного изготовления сложных деталей больших размеров из цельного металла.
Мощность шпинделей производства IBAG Switzerland AG достигает 195 кВт, скорости вращения до 100 000 об/мин. Они оснащаются керамическими гибридными подшипниками в расположении "О" или "тандем". Опционально они оснащаются датчиками температуры и колебаний для контроля работоспособности. Активное предварительное напряжение подшипников и демпфирование обеспечивает высочайшую точность и качество обработанной поверхности. Подача охлаждающей жидкости через центр шпинделя позволяет возможность эффективного смыва стружки с режущих кромок инструмента, что особенно важно при снятии больших объемов алюминия. Этим обеспечивается высокая надежность процесса обработки. Таким образом, швейцарские шпиндели для HSC-обработки работают особенно надежно и производительно в автомобильной и авиационной промышленности.
Высокоскоростная обработка HSC (High Speed Cutting) является залогом повышения точности обработки и сокращения времени производственного цикла. Такая обработка немыслима без высококачественного шпинделя и соответствующего программного обеспечения. Этим обуславливается совместное участие швейцарского производителя HSC-шпинделей IBAG Switzerland AG и завоевавшего широкое признание в России производителя программного обеспечения для высокоскоростной обработки DELCAM.
Рис. 5. Фрезерная и сверлильная обработка моторных блоков из чугуна и алюминия. IBAG-моторшпиндели перемещаются по линейным направляющим.
Рис. 6. Обработка высококачественной цельной детали из алюминия для Боинга и Аэробуса
Рис. 7. Обработка стального литья для коленчатого вала и пресс-форм для корпуса автомобиля на тяжелом обрабатывающем центре со встроенным IBAG-моторным шпинделем
Российский опыт
Описываемые в данной статье методы ВСО не являются фантастическими технологиями отдаленного будущего, их можно реализовать на обычном предприятии уже сегодня! Так, на выставке «Металлообработка 2008» в Москве Ступинское предприятие ОАО «НПП «Аэросила» показало примеры получения алюминиевых деталей из цельной заготовки (рис. 23). В качестве примера мы покажем результаты обработки двух деталей из алюминиевого сплава: корпуса регулятора (табл. 2) и корпуса преобразователя (табл. 3). Обе детали обрабатывались на станке MAZAK Variaxes 630-5x при помощи инструментов фирм Sandvick, Seco и Horn. Как видно из таблиц, трудоемкость и время изготовления деталей снизилась даже не на десятки процентов, а в несколько раз! При этом потребное количество специальной технологической оснастки сократилось с 10-20 единиц до нуля! Сопоставление показателей эффективности свидетельствует также о значительном снижении себестоимости продукции.
Таблица 2. Корпус регулятора
| Показатель эффективности | Было | Стало |
| Цикл изготовления (ч) | 480 | 80 |
| Трудоемкость (н.-ч) | 180 | 10 |
| Количество типов применяемого обрудования (шт.) | 15 | 2 |
| Количество технологов для разработки технологического процесса (чел.) | 4 | 1 |
| Трудоемкость разработки технологического процесса (чел.-ч) | 320 | 80 |
| Количество специальной оснастки для закрепления оснастки (ед.) | 20 | 0 |
Таблица 3. Корпус преобразователя
| Показатель эффективности | Было | Стало |
| Цикл изготовления (ч) | 120 | 32 |
| Трудоемкость (н.-ч) | 37 | 5 |
| Количество типов применяемого оборудования (шт.) | 5 | 2 |
| Количество технологов для разработки технологического процесса (чел.) | 3 | 1 |
| Трудоемкость разработки технологического процесса (чел.-ч) | 80 | 30 |
| Количество специальной оснастки для закрепления оснастки (ед.) | 10 | 0 |
Вывод
Высокоскоростная обработка (ВСО) - это мощный метод механической обработки, который сочетает высокую подачу с высокими оборотами, специфическими инструментами и специфическими перемещениями инструмента. ВСО может сделать цикл производства быстрее и получить превосходное качество обработки.
Повышение эффективности высокоскоростной механической обработки требует углубленного изучения физических явлений, протекающих при резании. Основными отличиями ВСО от традиционной механической обработки с физической точки зрения являются - преобладание быстротекущих динамических процессов, как в зоне резания, так и в упругой системе станка (УСС) и ярко выраженная нелинейность законов развития этих процессов.
Для обеспечения надежных результатов и достижения максимального эффекта от ВСО необходимо пересмотреть подходы к исследованию, диагностике и управлению процессами обработки, а также методов повышения эффективности механической обработки.
Предложены наилучший выбор режущих и вспомогательных инструментов; выбор станка для высокоскоростной обработки, требования к нему; требования к CAM-системе,определению стратегии обработки, характера построения и редактирования траекторий, предотвращению врезаний; разновидности шпинделей и их эффективность.
Можно утверждать, что для успешного перехода от получения сложных деталей литьем к резанию необходимо очень серьезно отнестись ко всем трем составляющим успеха: станку, инструменту и CAM-системе. Только их правильная комбинация обеспечит высокую производительность, точность и эффективность обработки, а ошибочная приведет к бесполезной трате времени и денег.