ADEM плюс немецкие технологии - ключ к успеху

Алексей Казаков, Алексей Сальников
Помните пословицу: "Что русскому хорошо, то для немца верная смерть"? Несмотря на некоторый сарказм, это выражение объективно отражает особенности двух национальных характеров. Из многочисленных достоинств этих наций подчеркнем два, имеющих наибольший резонанс в области подготовки производства.

Для Германии - это внутренняя пунктуальность и дисциплинированность, и, как следствие - высочайшая технологическая культура и безупречное качество производства. Для России – врожденная способность к нестандартным решениям, позволяющая находить выход из любых, даже самых, казалось бы, тупиковых ситуаций.

Наверное, именно по причине органичного взаимного дополнения этих черт первой европейской страной, где система ADEM нашла достойное применение, стала Германия. Российская разработка, основанная на серьезной теоретической школе и традициях отечественного производства, попала на благотворную почву непревзойденного практического опыта немецких машиностроителей.

Произошло и происходит взаимное обогащение опытом и знаниями. Зарубежные партнеры получают из России постоянно развивающийся инструмент для достижения главной цели – эффективной подготовки производства. Система же приобретает опыт самых передовых технологий конструкторского и технологического проектирования.

В этой статье мы расскажем об одном таком опыте плодотворного российско-германского сотрудничества в области повышения качества продукции в рамках международного проекта Sukhoi Superjet 100 (см. рис. 1).

1.jpg

Рис. 1 Российский ближнемагистральный самолет Sukhoi Superjet 100

Одним из самых сложных элементов конструкции фюзеляжа этого лайнера является переплет фонаря кабины пилотов. Детали, входящие в ее состав, имеют множество конструктивных элементов, которые расположены на обводообразующей поверхности самолета.

Поэтому в целях повышения эффективности использования высокотехнологичного дорогостоящего оборудования, увеличения производительности и улучшения качества изделий компаниями ОАО «Гражданские самолеты Сухого», ОАО «НАПО им. В.П. Чкалова» и Handtmann A-Punkt Automation был инициирован проект по оптимизации стратегии и маршрута обработки детали - «рама переплета боковая» (см. рис.2). Вот основные задачи проекта: снижение чистого рабочего времени и величины деформации готовой детали, устранение необходимости механической доработки детали после снятия ее со станка и повышение качества обработки детали. Работы проводилась на станке UBZ 300/200 Т2 фирмы Handtmann, оснащенном системой ЧПУ SINUMERIC 840D, который обладает возможностями высококачественной, высокоскоростной обработки. В работе над проектом принимали участие Группа компаний «АДЕМ» и ООО «СКИФ-М» (см. рис. 3).

2.jpg

Рис. 2 Деталь «Рама переплета боковая левая»

В качестве программного обеспечения была использована российская CAD/CAM/CAPP система ADEM версии 8.3. Сразу заметим, что для решения этой задачи САПР должна включать в себя уникальные алгоритмы, обеспечивающие новейшие возможности современного высокоскоростного оборудования. А это далеко не тривиальная научно-техническая задача, которая требует весьма серьезных исследований и разработок. Поэтому основной упор в данной статье мы сделаем именно на системе САПР.

Партнером для инструментального обеспечения проекта выступила российская фирма СКИФ-М (г. Белгород). Ее специалисты подобрали большую часть режущего инструмента для обработки алюминиевых сплавов из стандартного ряда за исключением Т-образных фрез диаметрами 80 мм и 110 мм, специальных угловых и полушаровых фрез. Заметим, что применение специальных угловых фрез позволило провести обработку во всех труднодоступных местах детали (под козырьками, в углах пазов и пр.). Вся номенклатура инструмента имела уникальное алмазоподобное покрытие, предназначенное для высокоскоростной обработки алюминия и сплавов на его основе. Весь инструмент проходил балансировку на заводе-изготовителе по классу дисбаланса G2.5

3.jpg

Рис. 3 Начало работы. Сальников Алексей (ГК «АДЕМ», слева), Сахаров Денис (СКИФ-М), Куликов Евгений (ООО "Хандтманн Руссланд")

Прежде чем перейти к детальному описанию процесса создания технологии, кратко расскажем, какие знаковые возможности технологической части системы ADEM были использованы в проекте:
  • Создание ЧПУ операций в рамках проектируемого технологического процесса. Это позволило наряду с комплектом управляющих программ автоматически подготовить комплект расчетно-технологических карт - по каждому установу. Карты были подготовлены в соответствии с нормами ЕСТП;

  • Учет заготовки при расчете черновых операций;

  • Оптимизация режимов обработки по толщине стружки, снимаемой каждым зубом фрезы. Эта функция обеспечивает не только максимально возможные для станка режимы, но и постоянство силы резания, что благоприятно сказывается на стойкости инструмента;

  • Обработка пазов грибковыми фрезами (в режиме плоского и объемного фрезерования);

  • Автоматическое распознавание и обработка отверстий, лежащих на поверхности;

  • 5-ти координатная обработка с контролем положения инструмента по управляющим кривым и поверхностям, обработка боковой частью фрезы с автоматическим контролем положения инструмента;

  • Спиральная выборка колодцев, дающая значительное сокращение времени обработки при больших объемах удаляемого материала;

  • Режим оптимизации обработки зигзагом на 3-х и 5-ти координатном фрезеровании с коррекцией подачи на входе и выходе. При его использовании количество холостых перемещений инструмента уменьшается в несколько раз. Заметим, что эта функция была использована в черновом и чистовом режимах работы.
Итак, давайте более подробно рассмотрим этапы разработки технологии изготовления данной детали в системе ADEM. Заготовка габаритами 1700х1060х240 мм была предварительно обработана с неравномерным припуском и прошла термообработку (см. рис 4).

4.jpg

Рис. 4 Начальное состояние заготовки

После анализа объемных моделей детали и заготовки было принято решение использовать для обработки пять последовательных установов (три для черновой обработки и два для чистовой). В первой части статьи мы расскажем о черновой обработке, вторую - посвятим чистовой.

Сложность маршрута обработки не позволяет рассказать подробно об всех этапах работы, поэтому остановимся на основных моментах.
  • Предварительная обработка технологических бобышек, используемых в дальнейшем для установки заготовки, а также чтобы обеспечить безопасное перемещение инструмента рядом с ними в последующем. Следует отметить, что на этой стадии мы старались максимально использовать возможности плоской обработки и только в отдельных случаях применялось 5-ти координатное фрезерование;

  • Черновая 5-ти координатная обработка верхней половины детали по контуру с припуском 3 мм. Для обеспечения максимальной равномерности припуска применялась стратегия обработки боковой стенкой фрезы;

  • Черновая обработка наружной теоретической поверхности с припуском 3 мм. Метод обработки – оптимизированный зигзаг в режиме 3-х фрезерования. Применение фрезы-сверла с центральным зубом позволило обеспечить съем большого объема материала (при регулярных ударных нагрузках) всего за два прохода - по 10 мм в глубину за проход.
5.jpg

Рис. 5 Фрагмент паза на стыковочной части

Обработка паза в районе стыковочной части с припуском 3 мм. Обработка этого элемента выполнялась T-образной фрезой диметром 80 мм. Использовался режим 5-ти координатного многопроходного поперечного фрезерования с активной опцией высокоскоростной обработки. Для облегчения условий обработки подача на первом проходе и крайних точках остальных проходов автоматически уменьшалась до заданной величины. Фрагмент паз представлен на рисунке (см. рис 5). Обработка базовых отверстий и пазов для крепления заготовки на следующем этапе.

Состояние детали после окончания перовой части черновой обработки представлено на рисунке 6.

6.jpg

Рис. 6  Деталь после «первого» установа

В следующем положении деталь обрабатывалась с внутренней стороны и удалялся материал из боковых элементов. Следует сказать, что именно на этой стадии из заготовки удалялась основная часть материала. Это связано в первую очередь с конструкцией детали - именно в таком положении наибольшее число элементов доступно для обработки.

Общая последовательность обработки выглядит следующим образом:
  • Подготовка технологических бобышек для следующего этапа. Заметим, что в нашем варианте технологии размер этих элементов был уменьшен, а их расположение на детали было изменено. В дальнейшем это позволило обработать несколько отверстий, обработка которых отсутствовала в базовом варианте;

  • Черновая обработка боковой части «рамы», оставшейся после предыдущего этапа. Поскольку в данном положении значительное число ребер жесткости стало доступным, то обработка шла послойно с автоматическим контролем состояния заготовки. Для обеспечения постоянства снимаемого слоя материала использовалась схема обработки «Обратная эквидистанта с постоянным шагом»;

  • Черновая обработка внутренней теоретической поверхности с припуском 3 мм. Обработка велась по схеме аналогичной предыдущему этапу. Обороты шпинделя 22000 об/мин, основная подача 8800 мм/мин, подача на входе-выходе 4400 мм/мин;

  • Черновая обработка внутренних окон. В первоначальном варианте этот вид работ выполнялся за счет 5-ти координатного фрезерования боковой стенкой. Однако из-за особенностей конструкции станка при достижении максимального угла поворота шпинделя приходилось тратить значительное время на безопасную обратную его раскрутку. Поэтому схема обработки была изменена на послойную, что сократило время фрезерования минимум в 2 раза;

  • Черновая выборка боковых элементов с припуском 3 мм. Для повышения эффективности работы была использована новая возможность системы ADEM - спиральная выборка колодцев. Обработка этих элементов выполнялась в два этапа: сначала удалялась основная масса материала с припуском 4 мм, а затем 5-ти координатная спиральная обработка дна и послойная обработка стенок в режиме 3+2 фрезерования. Этот режим был выбран потому, что стенки всех боковых элементов имеют переменную кривизну (как положительную, так и отрицательную);

  • Предварительная обработка паза в малом окне. Надо сказать, что это один из самых «тяжелых элементов» во всей детали. Во-первых, этот паз закрыт полками сверху и снизу, во-вторых, паз имеет переменную ширину, в-третьих, конструкция детали такова, что минимальный радиус кривизны стенок в углах паза практически совпадает с максимальным радиусом грибковой фрезы. Отдельные ограничения на обработку этого элемента накладывает и сам станок. Для того, чтобы дотянутся до обрабатываемого элемента в тех же углах и не задеть шпинделем деталь, приходилось использовать оправки с удлинителем. При этом общий вылет инструмента доходил до 300 мм при диаметре фрезы 20 мм. Поэтому в данной ситуации мы были вынуждены использовать виброгасящие оправки фирмы Haimer. Аналогичная ситуация в последующем возникла при чистовой обработке.
7.jpg

Рис. 7 Состояние детали во время второго этапа черновой обработки

Затем деталь была перевернута, и выполнено планирование базовых плоскостей и отверстий — для того, чтобы компенсировать деформации, возникшие во время черновой обработки. В базовом варианте деталь оставалась в том же положении и была начата обработка наружной стороны - естественно, что все технологические элементы оставались на своих местах, поскольку за них деталь крепилась позже. В нашем варианте деталь была перевернута обратно - с единственной целью: выполнить обработку наружной части в последнюю очередь, обеспечив удаление всех технологических элементов. А поскольку мы крепили деталь на вновь спланированные базы и на первом чистовом установе снимали большую часть оставшегося материала, то итоговые поводки готовой детали были минимальными.

Источник:  http://www.adem.ru/press/atricles/2010-03-15/

Читайте также:

Комментарии (0)

Авторизуйтесь или Зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.