|
САЛЮТ - ЛИДЕР В МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Александр Иванович Бажанов
Трудоемкость механической обработки составляет более 60 % суммарной трудоемкости изготовления двигателя четвертого поколения. В процессе механической обработки реализуются наиболее длительные и трудоемкие процессы, через которые проходят практически все детали. И здесь заложен главный резерв повышения эффективности производства.
Московское машиностроительное предприятие "Салют", несмотря на кризис и связанные с ним проблемы с кредитованием, кадрами и многим другим, продолжает в соответствии с Указом Президента формирование интегрированной структуры "Федеральный научно-производственный центр газотурбостроения "Салют". Продолжается и производство целой гаммы ГТД. В первую очередь это авиационные двигатели: АЛ-31Ф, АЛ-31ФН и АЛ-31ФМ1 для отечественных и зарубежных истребителей и фронтового бомбардировщика Су-34, АИ-222-25 для учебно-боевого Як-130, а также Д-436 и Д-27 для самолета-амфибии Бе-200 и военно-транспортного самолета Ан-70. Помимо авиационной тематики на предприятии производятся ГТД для энергетических машин типа СТ-20 и МЭС-60, а также завершаются испытательные и доводочные работы ГТД для транспорта, создаются опреснительные установки и системы подготовки воздуха озонаторного комплекса, предназначенного для станций водоподготовки Москвы.
Организация производства столь разнообразной, сложной и наукоемкой продукции потребовала развертывания на предприятии "Салют" современного станочного парка, включающего как универсальные станки, так и сложные роботизированные комплексы с числовым программным управлением. Следует отметить, что выбор станков и инструмента обусловлен рядом факторов, один из которых связан с тем, что в авиационном двигателестроении существует особая технология изготовления деталей и используются уникальные материалы.
Еще одним фактором, влияющим на выбор станков, является требование экономии всех ресурсов. Например, эта задача возникает при разработке двигателя нового - пятого поколения, который должен отличаться от своего предшественника не только улучшением удельных параметров, увеличением ресурса и эксплуатационной надежности, но и значительным снижением затрат на его создание, изготовление и эксплуатацию.
Несомненно, что разработка новой технологии - это только одна из задач, стоящих перед разработчиками при создании двигателя. Но ей принадлежит главная, ведущая роль среди всех составляющих при создании ГТД. Естественно, на "Салюте" разработка новых технологических процессов всегда сопровождала освоение нового двигателя. И каждый раз решение приходило после кропотливых экспериментов, лабораторных исследований, поиска или самостоятельной разработки эксклюзивного оборудования. И сегодня, несмотря на прогресс компьютерных технологий, существенно упростить и автоматизировать поиск новых технологических процессов не удается.
Освоение перспективных технологических процессов осуществляется по нескольким направлениям. К одному из них можно отнести совершенствование технологий изготовления отдельных элементов конструкции двигателя, таких как лопатки турбины и компрессора, диски, редукторы, камеры сгорания и т.д. Другое направление охватывает технологии, связанные с заготовительным производством. И везде заметна роль информационных технологий, которые пронизывают всю структуру производства и без которых оно уже эффективно существовать не может.
Давно прошли те времена, когда каждую лопатку компрессора выфрезеровывали из цельного куска металла. Сейчас основной технологией производства лопаток, имеющих длину пера до 140 мм, является штамповка "в размер". При этом последующей механической обработке подвергается только хвостовик лопатки на станках с ЧПУ. Это сегодня самая дешевая технология. Альтернативой данной технологии является электрохимическая обработка пера, причем пера с большой закруткой и широким профилем. Трудоемкость изготовления лопатки по этой технологии сопоставима со штамповкой.
Надежность и ресурс двигателя зависят от качества изготовления наиболее сложных и нагруженных его элементов. Одним из них является коробка привода агрегатов двигателя. И если высокая точность (4 и 5 класса) изготовления шестерен, входящих в нее, была достигнута благодаря использованию станков компании "Рейсхауэр", то для достижения требуемой надежности необходима химико-термическая обработка поверхностного слоя. Применяемое для этого оборудование позволило устранить все проблемы надежности любых шестерен, используемых в двигателях и редукторах. Изготовленные на московском предприятии "Салют" шестерни экспортируются, в том числе, и в Швейцарию.
Еще одним примером важности правильного выбора оборудования и, соответственно, технологии может служить изготовление корпуса коробки привода агрегатов двигателя. Раньше для изготовления корпуса требовалось десять единиц оборудования и 12 рабочих. А так как в коробке более 1500 мерных размеров, то всегда существовала возможность совершения ошибки. Новая технология предусматривает использование только одного станка, обслуживаемого одним оператором. В результате отсутствует необходимость в переустановке детали со станка на станок, все операции выполняются без непосредственного участия человека.
Автоматизация механической обработки является еще одним технологическим способом обеспечения качества. Именно поэтому "Салют" располагает более 600 единицами различного оборудования с ЧПУ. Широко используются машинные центры, на которых деталь обрабатывается и точением (причем возможна обработка одновременно двумя резцами по разным программам), и фрезерованием, и сверлением, и шлифованием.
Сегодня оборудование определяет не только технологию изготовления двигателя, но и его конструкцию. Только наличие станка Turboblisk фирмы Liechti позволило приступить к проектированию и изготовлению моноколес нового компрессора двигателей АЛ-31ФМ и АИ-222-25.
К эффективным методам обработки следует отнести электроэрозионные и электрохимические методы. Основным их достоинством является то, что становится возможной обработка деталей из материалов, твердость которых практически не уступает твердости инструмента. Первоначально электроэрозия использовалась в инструментальном производстве, теперь она все чаще используется в основном производстве. Широко применяется электроэрозия для прошивки в лопатках турбины охлаждающих отверстий малого диаметра и большой глубины.
Поиск новых технологических решений ведется по всему фронту. Например, при изготовлении дисков компрессора и турбины выполняется нарезка пазов для установки и закрепления в них хвостовиков лопаток. Операция и трудоемкая, и ответственная. Ранее она выполнялась на протяжных станках, каждый из которых был предназначен для обработки только одного типа диска, например, первой ступени КВД.
В условиях параллельного производства нескольких типов двигателей быстрое и качественное выполнение производственной программы стало затруднительным. Выход был найден во внедрении протяжных станков нового поколения с числовым программным управлением. Сегодня всего два станка фирмы HOFFMANN полностью удовлетворяют потребность предприятия по изготовлению пазов в любых дисках всех газотурбинных двигателей, производимых на "Салюте". Эти станки заменили одиннадцать горизонтально-протяжных станков устаревших конструкций. Новые станки обслуживает всего один оператор. Высвободившиеся десять человек прошли переобучение на другие, крайне необходимые заводу специальности.
Продолжая проводить политику технологической модернизации производства, специалисты "Салюта" предложили фирме HOFFMANN создать первый в мире протяжной станок для изготовления пазов внутри колец компрессора ГТД.
На "Салюте" не только закупают оборудование у мировых производителей. Здесь проводятся широкие исследования по повышению качества металлообработки. Специалисты завода приступили к разработке и внедрению систем измерения и анализа параметров физических процессов при резании. Необходимость создания таких систем обусловлена тем, что в последние годы в современном производстве применяются высокопроизводительные многокоординатные станки с ЧПУ и режущие инструменты, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП). Отсутствие нормативной технологической информации по режимам резания и стойкости инструмента при использовании новых инструментальных материалов снижало эффективность механической обработки.
Специалистами "Салюта" были получены важные результаты, связанные с разработкой научных основ и новых инженерных решений и нацеленные на оптимизацию процессов механической обработки. Измерение параметров термодинамических и виброакустических процессов (сил резания, вибраций элементов технологической системы, акустической эмиссии и др.) позволило регистрировать в реальном времени физические процессы при резании: разрушение, трение, пластическую деформацию, фазовые и структурные изменения. Разработанный многопараметровый стенд позволяет в 50 и более раз сократить трудоемкость и материалоемкость стойкостных испытаний с помощью моделирования многообразия факторов, имеющих место в производственных условиях обработки деталей.
Эксплуатация многопараметрового стенда на ФГУП "ММПП "Салют" позволила провести исследования обрабатываемости типовых конструкционных материалов, применяемых на предприятии. Результаты исследования легли в основу разработки электронной базы данных на режимы резания жаропрочных никелевых и титановых сплавов и технологических рекомендаций на режимы резания и применение конструкций инструмента, оснащенного СМП. Выполненные работы позволили повысить скорость резания на 40 % и более при увеличении стойкости инструмента в 2,5…3,5 раза.
Как уже неоднократно отмечалось, на "Салюте" широко применяются станки с ЧПУ, причем как в основном, так и в заготовительном производстве. Для работы с ними используются коммерческие CAМ-системы ведущих мировых производителей. Разработка управляющих программ для 5- и 6-координатных станков с ЧПУ и расчета режимов резания выполняется собственными пакетами программ, разработанными на "Салюте". Изготовление деталей основывается на CALS-технологиях с использованием оборудования с числовым программным управлением для формообразующих и контрольных операций.
Но любое производство ничего не стоит без высококвалифицированных инженерно-технических и рабочих кадров. И на "Салюте" немало сделано для их подготовки. Так получилось, что заводские инициативы в этом направлении полностью совпали с президентской программой образования. Решением кадровых проблем на предприятии всерьез занялись еще в 2000 г., когда был создан институт целевой подготовки специалистов (ИЦПС). Сегодня в составе ИЦПС функционируют два факультета: инженерной подготовки и подготовки рабочих кадров.
Для устранения кадрового дефицита на заводе создан центр ускоренной подготовки рабочих. На предприятии специально для подготовки рабочих основных специальностей организован учебный цех. Завод выделил помещение, провел ремонт, закупил и установил необходимое оборудование. С момента его создания и до конца 2008 г. здесь прошли обучение ХХХ инженерно-технических работника и ХХХХ рабочих "Салюта". Многие профильные ВУЗы направляют своих студентов на "Салют" для прохождения практики. Уже несколько тысячи студентов ознакомились с одним из передовых производств.
С конца 90-х годов минувшего века "Салют" занимал первое место среди родственных предприятий по объему средств, выделенных на закупку нового оборудования. Следует подчеркнуть, что акцент делался не просто на замену старого станка новым, но на качественное совершенствование технологии, что должно было обеспечить резкий рост производительности труда. Для технического перевооружения производства закупки оборудования осуществлялись у лучших станкостроительных фирм мира из Америки, Европы и Японии. За последние годы было приобретено более пятисот современных станков таких известных фирм как Starrag, Liechti, Willemin, Fehlmann, Micron, WFL, Boehringer, Cincinnati, АGIE, Sodick, Gleason-Pfauter, Kliengel-berg, Ipsen, LK, Tesa, Opton и многих других.