Частное предприятие Intellectronics. Обработка на станках с ЧПУ

Двигательные установки для ракет-носителей «Протон» являются стратегическим изделием предприятия ОАО «Протон — Пермские Моторы», г. Пермь. Высокоточные и сложные детали топливных насосов должны обеспечивать надежную работу всей установки вопреки колоссальным нагрузкам, которым они подвергаются. Благодаря внедрению одного токарно-сверлильно-фрезерного обрабатывающего центра M40 Millturn фирмы WFL и переходу к комплексной обработке изделий этому известному предприятию удалось на 80 % сократить продолжительность изготовления продукции и обеспечить себе конкурентоспособность на весьма сложном мировом рынке авиационной и космической техники.

Мир сильно изменился с тех пор, как 4 октября 1957 года первый искусственный спутник совершил свой полет вокруг Земли. На сегодняшний день на орбите Земли находится несметное количество искусственных спутников. Они дают нам новые знания о Земле и Вселенной, обеспечивают быструю речевую коммуникацию и обмен данными между континентами, находящимися на большом расстоянии друг от друга, и делают возможным использование навигационных приборов при помощи GPS.

Запуск российских искусственных спутников на орбиту Земли в большинстве случаев выполняется при помощи многоступенчатых ракет-носителей.

Одной из наиболее известных во всем мире и успешно применяющихся на практике промышленных ракет-носителей является Протон-М (разработка Государственного космического научно-производственного центра им. М.В. Хруничева). Это современная, модернизированная, трех- или четырехступенчатая версия модели ракеты, разработанной в 1965 году. С ее помощью можно выводить на орбиту в околоземное пространство полезный груз весом до 21 тонны. Одна только первая ступень весит примерно 450 тонн. Она состоит из центрального бака для горючего и шести наружных баков для окислителя, каждый из которых оснащен ракетным реактивным двигателем РД 276. Эти двигатели и производит ОАО «Протон — Пермские Моторы», предприятие, расположенное в Перми — одном из самых крупных промышленных центров России. В настоящий момент это предприятие является ведущим изготовителем сложнейших, высокоточных деталей, использующихся в машиностроении, авиационной и космической технике, а также в установках для производства энергии.

«Эксплуатационная надежность реактивных двигателей ракет-носителей составляет 99,9 %, что позволяет называть их самыми надежными приводными агрегатами в мире», — говорит главный инженер ОАО «Протон — Пермские Моторы» Дмитрий Валерьевич Щенятский.

«Эти двигатели «живут» и работают всего лишь 125 секунд, и при этом выводят ракету на высоту примерно 30 км. Если в турбине самолета обнаруживается дефект, ее можно вывести из эксплуатации, прервать полет и начать работы с начала. С двигателями ракеты-носителя такое проделать невозможно. Здесь все должно работать безупречно с первого раза». Поэтому каждая отдельная деталь агрегата проверяется самым тщательным образом. Все данные подтверждаются соответствующими документами и сертификатами, и только после этого деталь разрешается использовать.

Этот процесс зачастую длится несколько месяцев в соответствии с методом изготовления и используемым технологическим оборудованием.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЛАГОДАРЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

Ключевую роль в управлении подачей горючего в ракетный двигатель играет турбонасосный агрегат. Это высокотехнологичное изделие никогда не выпускается крупными сериями. Производство турбонасосных агрегатов предполагает многообразие модификаций и очень небольшие серии. Ранее для выполнения отдельных этапов обработки сложных, осесимметричных деталей требовалось 6 различных станков, которые находились в 3 заводских цехах. Такая ситуация предполагала не только срок изготовления, равный 30 дням, но и требовала значительных складских площадей и существенных расходов на выполнение внутризаводской транспортировки. Кроме того, многочисленные переустановки обрабатываемых деталей и разнообразные технологические процессы предполагали участие нескольких заводских специалистов.

«Для того чтобы мы могли реагировать быстрее, оставаться конкурентоспособными на мировом рынке транспортных космических перевозок, снизить нашу зависимость от высококвалифицированного производственного персонала, а также с целью дальнейшего снижения энергопотребления и доли дефектных изделий, необходимо было сконцентрировать как можно больше технологических процессов на одном станке», — объясняет главный инженер ОАО «Протон — Пермские Моторы» Дмитрий Валерьевич Щенятский.

Данная задача «Протон — Пермские Моторы» была решена при помощи токарно-сверлильно-фрезерного центра M40 фирмы WFL Millturn Technologies GmbH & Co. KG из г. Линц. Первая презентация этих центров для комплексной обработки состоялась в 2002 г. Они отмечены призом за новаторские разработки Общества технологических и маркетинговых исследований федеральной земли Верхняя Австрия. На момент приобретения ОАО «Протон — Пермские Моторы» аналогичные центры уже работали у многочисленных заказчиков фирмы WFL в Перми, так что руководство принимало решение, основываясь на опыте работы своих коллег. Станок выполняет все механические операции за исключением одной незначительной. Например, валы обрабатываются за один установ полностью, включая все токарные, сверлильные и фрезерные операции, а также нарезку внешней и внутренней резьбы. За два установа выполняются все глубокие отверстия и резьбы. «Наш продукт идеально подходит для решения технических задач ОАО «Протон — Пермские Моторы». Там, где нужно выполнить комплексную обработку за один установ и с высочайшей точностью, станки Millturn оптимально проявляют свои сильные стороны», — рассказывает магистр Норберт Юнграйтмайр, директор фирмы WFL, отлично знающий станок М40. Это охотно подтверждает заместитель главного инженера по подготовке производства предприятия Валерий Александрович Голдобин: «Наряду с возможностью гибкого использования самых различных операций в рамках одного технологического процесса точность обработки намного выше, чем на узкоспециализированных станках. Но самым главным для нас является значительное повышение производительности».

ВРЕМЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СНИЗИЛОСЬ НА 80 %

Таким образом, чистое машинное время комплексной обработки вала снизилось до 6 часов. Теперь обработка занимает столько же времени, сколько и программирование. Но это только один положительный момент, возникший благодаря внедрению станка M40 Millturn. Теперь нет необходимости как в транспортировке деталей от одного станка к другому, как это было раньше, так и в многочисленных установках детали на разных станках и соответствующем времени для подготовки отдельных единиц оборудования. Снизился до минимума и риск погрешностей, так как вся цепочка механообработки находится в руках одного обученного оператора станка. Более того, исчезает необходимость в промежуточном складировании полуфабрикатов и дорогих оправках. «Благодаря самым разнообразным возможностям стандартной комплектации и опциям, например, магазину Pick-up для длинных борштанг, деталь практически постоянно надежно закреплена и находится в рабочей зоне станка, что при более высокой производительности улучшает качество обработки», — добавляет магистр Юнграйтмайер.

Программы для M40 Millturn создает при помощи постпроцессора команда программистов, прошедших обучение на фирме WFL, используя для этого модели 3D непосредственно из конструкторской базы данных. Связь с этой системой CAD-CAM, а также виртуальная обработка в формате 3D осуществляются при помощи программного пакета, предоставленного фирмой WFL, при этом не пренебрегают программированием простых деталей непосредственно на станке. Последовательный стык LAN обеспечивает бесперебойный обмен информацией между ЧПУ станка, программистом и отделом подготовки станка к работе. В целом обрабатывающие центры производства фирмы WFL обладают не только положительными механическими свойствами, например, высокой жесткостью станины, люнетами с управлением NC или токарно-сверлильно-фрезерным модулем со стабилизацией температуры. Пользователю помогают в работе многочисленные программные разработки, вплоть до запатентованной системы предотвращения столкновений CrashGuard.

ПОДДЕРЖКА ПРИДАЕТ УВЕРЕННОСТИ

«Мы лучше сначала трижды спросим, чтобы не сделать ошибок. Но это не должно повлечь за собой слишком долгого простоя станка, так как партии наших деталей небольшие, — подчеркивает В.А. Голдобин. — Что нам очень нравится, так это то, с какой скоростью фирма WFL реагирует на наши вопросы и пожелания. Уверенность в быстром реагировании поставщика играет такую же существенную роль в успешном выполнении ОАО «Протон — Пермские моторы» своих задач, как и точность, жесткость и привлекательное соотношение цены и качества нового центра для комплексной обработки».