Фрезерные Обрабатывающие Центры и Портальные Станки КЭМЗ

Решение об организации современного станкостроительного производства было принято нами в 2013 году, когда в условиях нарастающих санкций ведущих зарубежных стран против России машиностроительная отрасль ощутила острую потребность в отечественных высокотехнологичных средствах производства, инжиниринговых услугах и инновационных кадрах. Достигнутый технический потенциал, высокий уровень кооперации с производителями машиностроительной техники, успешный опыт импортозамещения способствовали быстрому становлению нового направления производства и продвижению востребованной продукции на внутреннем рынке.

Сегодня ОАО «Ковровский электромеханический завод» по праву занял одно из лидирующих мест в станкостроительной отрасли. Всего произведено и поставлено потребителям более 170 единиц высокоточных обрабатывающих центров.

Станкостроение – динамично развивающаяся отрасль. Побеждает тот, кто способен гибко и своевременно реагировать на требования рынка, предлагать лучший в соотношении качества и цены товар. Именно для обеспечения конкурентоспособности в 2014 году при поддержке Минпромторга РФ и Администрации Владимирской области в региональном кластере высокоточного машиностроения и импортозамещения на базе ОАО «КЭМЗ» был создан Центр станкостроения. В кооперации по компетенциям уже задействовано более 20 организаций Владимирской области и других регионов России. При поддержке Фонда развития промышленности РФ Центр активно занимается разработками новых моделей обрабатывающих центров.

Например, совместно с АО «НИПТИ «МИКРОН» реализуется четыре проекта по созданию новых обрабатывающих центров портального и консольного типа, по локализации комплектации импортного производства, по модернизации обрабатывающих центров с ЧПУ производства ОАО «КЭМЗ».

Каждый фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ планируется оснащать российской системой числового управления, разработанной совместно с партнерами из Беларуси. Создана глобальная информационно-аналитическая система (ГИАС) управления станочными ресурсами, ведется разработка по модернизации системы ЧПУ для 5-осевых фрезерных обрабатывающих центров.

Становится эффективной поддержка станкостроения со стороны правительства и ассоциации «Станкоинструмент».

Одним из самых значимых событий стало получение в 2016 году Акта Минпромторга РФ об отнесении продукции ОАО «КЭМЗ» к категории произведенной в Российской Федерации согласно Постановлению Правительства Российской Федерации № 719 от 17 июля 2015 года. Данным актом ОАО «КЭМЗ» был признан первым российским производителем современных обрабатывающих центров с ЧПУ.

Фрезерный обрабатывающий центр КВС модели MВ-184 (рис. 1) предназначен для выполнения фрезерных, сверлильных, резьбонарезных и расточных работ на заготовках из различных материалов с помощью осевого инструмента, вращающегося с максимальной скоростью 15 000 об/мин. Рабочий стол 1200x600 мм. Мощность шпинделя 22 кВт. Ход по осям X=1020 мм, Y=610 мм, Z=610 мм. На данной модели предусмотрена 3-, 4- и 5-осевая обработка с одновременным управлением.

Рис. 1. Обрабатывающий центр КВС модели MВ-184: а - внешний вид станка; б - схема системы охлаждения обрабатывающего центра: 1 - сквозная подача СОЖ через ШВП; 2 - контур охлаждения шпинделя; 3 - контур охлаждения двигателя; 4 - контур охлаждения монтажной плиты двигателя; 5 - камера охлаждения шпиндельного узла; 6 - охладитель масла; 7 - охладитель, работающий в режиме энергосбережения

Станина и вертикальная колонна изготавливаются из высококачественного чугуна для обеспечения наилучшей динамической точности, оптимизации веса и, как следствие, оптимизации нагрузочных характеристик и распределения температур (рис. 1, б). Все основные части станка сконструированы и проверены по «Методу конечных элементов» для обеспечения необходимой жесткости, высокой точности и долговечности станка.

Для повышения точности обработки и жесткости всей системы на станке используются направляющие качения класса точности H.

Тепло, генерируемое шпинделем и шпиндельным узлом, быстро рассеивается за счет контура охлаждения корпуса шпинделя, двигателя шпинделя, монтажной плиты двигателя и шпиндельной бабки. Быстрое охлаждение происходит за счет высокой производительности охладителя масла; кроме того, при помощи функции температурной компенсации тепловое воздействие сводится к минимуму.

В базовой комплектации 3-осевой станок оснащен плоским накладным столом. Опционально станок может быть 4-осевым - оснащаться поворотным столом и 5-осевым - с поворотно-наклонным столом (рис. 2).

Рис. 2. Комплектация обрабатывающего центра КВС модели MВ-184: а – 3-осевая с плоским накладным столом; б – 4-осевая с поворотным столом; в – 5-осевая с поворотно-наклонным столом

Обрабатывающий центр КВС В4 (рис. 3, а) обладает станиной с оптимальной шириной основания и направляющими, которые обеспечивают поддержку станка при избыточных вибрациях во время высоких моментов разгона и торможения. Внутренние ребра жесткости всех основных литых элементов, таких как основание, колонна, шпиндельная бабка и салазки служат для повышения устойчивости к деформации и поглощения вибраций (рис. 3, б).

Рис. 3. Обрабатывающий центр КВС модель В4: а - внешний вид станка; б - конструкция станины обрабатывающего центра

Конструкция станка обеспечивает высокую точность, скорость и эффективность обработки. В базовой комплектации применяются индивидуальные электродвигатели, от которых вращение передается ременной передачей на шкив шпинделя. Достоинства ременных передач в простоте и дешевизне изготовления шкивов и ремней, в плавности и бесшумности работы, в эластичности, смягчающей влияние колебаний нагрузки, простоте и экономичности обслуживания (рис. 4, б).

Система охлаждения шпинделя предназначена для обеспечения термического контроля. Она сводит к минимуму любые отклонения от постоянной температуры шпинделя, обеспечивает охлаждение шпиндельной бабки, предотвращает деформации во время обработки. Любые возможности нагрева двигателя полностью исключены из-за специальной конструкции охладительной системы. Лабиринтная система обдува воздухом защищает шпиндель от попадания мелкой стружки и СОЖ.

Инструментальный магазин с манипулятором располагается также в рабочей зоне. Процесс смены инструмента начинается с перемещения шпинделя по оси Z в крайнее верхнее положение, а сама смена инструмента осуществляется с помощью 2-плечевого манипулятора (рис. 4, а).

Рис. 4. Комплектующие обрабатывающего центра КВС В4: а - инструментальный магазин; б - индивидуальный электродвигатель

Инструментальный магазин и шпиндельная бабка станка при этом находятся в неподвижном состоянии, что значительно сокращает время на смену инструмента. Индуктивные датчики контролируют наличие инструмента и правильность положения держателя инструмента в гнезде. Инструменты в магазине зафиксированы режущими кромками в боковую сторону.

Таким образом, ни стружка, ни СОЖ не могут попасть на конусный хвостовик инструмента. Инструментальный магазин отделен от рабочей зоны перегородкой (кожухом) из нержавеющего материала. Благодаря этому инструменты и устройство смены инструментов защищены от грязи. Загрузка магазина производится сбоку станка. Комплектование магазина может выполняться даже во время обработки. Продвинутый полусухой способ резания с минимальным количеством смазки имеет следующие преимущества:

• экономия на масле, отсутствует обычный расход хладагента;
• увеличенный срок службы инструмента благодаря постоянной смазке и охлаждению инструмента;
• высококачественная поверхность резания;
• защита окружающей среды.

Многокоординатный обрабатывающий центр модели КТ5 (рис. 5) предназначен для высокоскоростной механической обработки деталей из различных материалов и может выполнять циклы сверления, прямолинейного, контурного и объемного фрезерования, растачивания, нарезания резьбы, фрезерования резьбы одновременно со сверлением комбинированным инструментом.

Рис. 5. Многокоординатный обрабатывающий центр модели КТ5

Обрабатывающий центр имеет пять формообразующих координатных движений, что позволяет при высокой компактности конструкции обрабатывать детали, имеющие сложную геометрическую форму (лопатки ГТД, пресс-формы, штампы).

Все линейные движения формообразования выполняет инструмент, что дает возможность получить высокие динамику и скорости перемещений.

Линейные направляющие максимально приближены к зоне обработки. Это позволяет получить высокую жесткость при сравнительно небольшой массе и обеспечить высокие динамические характеристики центра.

Применение роликовых линейных направляющих качения обеспечивает высокую жесткость механической системы, точность перемещения и низкое сопротивление при движении.

В качестве привода главного движения и приводов вращения рабочих органов поворотного стола применены мехатронные узлы, выполненные на базе бескорпусных двигателей.

В центре применен высокооборотный фрезерный шпиндель с конусом HSK-A63, который при небольших габаритах имеет высокие крутящий момент и частоту вращения, что позволяет при компактности конструкции получить высокую производительность. Для создания жесткости стыка инструмента со шпинделем зажим инструмента производится с усилием 19 кН. Предусмотрен подвод сжатого воздуха для обдува конуса шпинделя.

Двухкоординатный поворотный стол (вращательные движения В и С) разработан на базе мощных низкооборотных синхронных электродвигателей 1FW6130-OPA15-2JC2 и 1FW6130-OPA07-1JC2 фирмы Siemens, развивающих крутящие моменты, достаточные для встраивания их непосредственно в рабочие органы без редукторных устройств.

В статическом положении поворотные рабочие органы стола могут фиксироваться гидрофицированные зажимами, создающими большие тормозные моменты.

На станке предусмотрены транспортер для уборки стружки, датчик контроля деталей, станция СОЖ высокого давления (Ртах = 8 МПа) для подачи СОЖ через шпиндель.

Примененный на обрабатывающем центре комплект электрооборудования с цифровой системой ЧПУ Sinumerik 840DL, с цифровыми приводами и высоко моментными цифровыми серводвигателями фирмы Siemens, не требующими технического обслуживания, обеспечивает отличные динамические характеристики обрабатывающего центра, высокую точность обработки и большую надежность.

Основные технические характеристики:

• диаметр заготовки – 320 мм;
• наибольшая высота заготовки – 300 мм;
• мощность шпинделя – 21 кВт;
• момент шпинделя – 100 Нм;
• частота вращения шпинделя – 18 000 об/мин;
• конец шпинделя – HSK A63;
• количество инструментов – 40.

Портальные обрабатывающие центры серии ПТ5 (рис. 6) предназначены для комплексной механообработки крупногабаритных призматических и сложных объемных изделий, требующих особо высокой точности размеров.

Типовые обрабатываемые изделия: корпуса, пресс-формы, литейные модели, детали двигателей и самолетов. Типовые виды обработки: одновременное по трем, четырем и пяти осям фрезерование поверхностей фасонными, фрезами, фрезерование торцевыми и концевыми фрезами, сверление, зенкерование, развертывание и растачивание отверстий, нарезание резьбы. Станки могут иметь возможность выполнять токарную обработку.

Рис. 6. Обрабатывающий центр портального типа КВС ПТ5

Области применения портальных станков КВС ПТ5: машиностроительные предприятия оборонно-промышленного, авиакосмического, судостроительного, автомобилестроительного, энергомашиностроительного комплексов. Обрабатываемые на станках материалы: сталь, чугун, цветные сплавы, композитные материалы.

Особенности портальных фрезерных станков серии ПТ:

• Перемещение инструмента по трем осям (X, Y, Z), что может повысить динамические характеристики станка и скорости перемещения по линейным осям, так как они не зависят от массы заготовки;
• модульная конструкция станков позволяет реализовать требования потребителей, обеспечив необходимые технологические возможности применением трех вариантов столов и трех вариантов шпинделей на выбор;
• приводы перемещения и направляющие по линейным осям располагаются над рабочей зоной, поэтому они защищены от попадания стружки и СОЖ, что позволяет увеличить их надежность и точность в работе;
• замкнутая конструкция траверсы (ось Y − портальная) и каретки (ось X) типа «коробка в коробке» с размещенным внутри ползуном (ось Z) позволяет перемещать подвижные части по их центру тяжести, увеличить термическую симметрию направляющих, уменьшить влияние температурных деформаций, увеличить жесткость и уменьшить изгиб ползуна;
• просторная рабочая зона имеет раздвигаемую крышу, позволяющую легко загружать, закреплять на столе и выгружать со станка заготовки больших размеров;
• столы с поворотной планшайбой (ось С’) и столы с наклонно-поворотной планшайбой (ось А’ − тандем, ось С) имеют высоко-динамичные прямые приводы с циркуляционным водяным охлаждением, обеспечивающие высокую точность во время непрерывной многокоординатной обработки, и оснащены гидравлическими тормозами;
• магазин инструментов дискового типа прост по конструкции и надежен в работе, изолирован от рабочей зоны, что гарантирует чистоту инструментов;
• высокоточные ШВП со сдвоенной гайкой гарантируют высокую жесткость и точность;
• линейные перемещения осуществляются по роликовым рельсовым направляющим с предварительным натягом, что обеспечивает обработку при жестких условиях фрезерования с максимальной стабильностью и точностью;
• направляющие станков и шпинделя смазываются консистентной смазкой, что позволяет при незначительном переоборудовании (замена конвейера для уборки стружки на шнековый и присоединение внешней системы отсоса пыли) использовать станки для обработки композитных материалов;
• станки оснащаются переносным пультом с электронным маховичком и пистолетом для СОЖ.

Для проведения высокоскоростной прецизионной обработки станки могут оснащаться мотор-шпинделями с максимальной частотой вращения до 24 000 об/мин, с максимальным крутящим моментом до 335 Нм и концом шпинделя с посадочным гнездом для крепления конца шпинделя HSK-A63 или HSK-A100.

Все высокоскоростные шпиндели имеют устройства подвода СОЖ как для внешнего охлаждения инструмента, так и для внутреннего охлаждения с давлением при подаче СОЖ через инструмент до 6 МПа (60 кгс/см2).

Шпиндель модели CS-40-240 мощностью 40 кВт позволяет вести эффективную обработку сталей, жаропрочных и титановых сплавов при силовом фрезеровании, а также их прецизионную обработку на чистовых режимах резания.

Шпиндель модели CS-21-240 мощностью 21 кВт способен выполнять все виды обработки стали, чугуна и легких сплавов как на черновых режимах резания, так и на чистовых.

Шпиндель модели CS-36-212 мощностью 36 кВт может выполнять как высокоскоростную прецизионную обработку труднообрабатываемых материалов (инструментальных сталей при изготовлении штампов и пресс-форм), так и высокоскоростную обработку легких сплавов и композитных материалов.

Основные технические характеристики портального станка КВТ ПТ5:

• диаметр заготовки – 630 мм;
• наибольшая высота заготовки – 600 мм;
• мощность шпинделя – 21 кВт;
• момент шпинделя – 200 Нм;
• частота вращения шпинделя – 18 000 об/мин;
• конус шпинделя – HSK A63;
• количество инструментов – 64.

Если Вас заинтересовали обрабатывающие центры с ЧПУ и портальные станки КЭМЗ в г. Ковров, то обязательно посетите официальный сайт предприятия производителя.