Современные тенденции станкостроения

Трансформация обработки (MX) на примере станкостроительной компании DMG MORI

Каждые 10 лет социальные потребности кардинально меняются и чтобы удовлетворить эти потребности новыми продуктами и услугами необходимо осуществить Трансформацию обработки, в том числе обработки на металлорежущих стаках.

Трансформация обработки (Machining Transformation (MX) происходит за счет:

Интеграции процессов обработки
Автоматизации
Цифровой трансформации (DX)

Интеграция процессов обработки

Речь идёт о производственных масштабах (Крупносерийное и массовое производство), требующих большой выработки и высокой продуктивности.

Наиболее эффективный способ повысить производительность и точность обработки - интеграция процессов - более высокая загрузка одного многокоординатного обрабатывающего центра вместо частичной загрузки нескольких простых станков.

При этом все технологические специализированные процессы выполняются на одной машине
Измерение также выполняется автоматически на обрабатывающем центре

Интеграция обработки на одном станке

Интеграция обработки на одном станке. Смотреть в увеличенном масштабе

Детали, которые последовательно обрабатывались несколькими станками, теперь можно изготавливать на одном технологически интегрированном станке за одну установку, например, на 5-осевом станке или токарно фрезерном центре.

При этом достигается более высокая точность, производительность и повышается степень загрузки оборудования.

Такая сложная интеграция технологий приводит к дальнейшей оптимизации ресурсов, например, к компенсации нехватки операторов и устранению промежуточных незавершенных работ после каждой операции, которые ранее занимали площадь цеха и расходы.

Примеры интеграции процессов обработки на одном станке

Токарное точение

Токарное точение. Смотреть в увеличенном масштабе

Фрезерование

Фрезерование. Смотреть в увеличенном масштабе

Нарезание зубъев

Нарезание зубъев. Смотреть в увеличенном масштабе

Шлифование

Шлифование. Смотреть в увеличенном масштабе

Автоматизация процесса загрузки - выгрузки

Автоматизация процесса загрузки - выгрузки. Смотреть в увеличенном масштабе

Автоматизация процесса загрузки - выгрузки позволяет станку работать ночью или в выходные.

Аддитивная технология

Аддитивная технология - происходит от слова "добавлять". Если коротко - наплавочный механизм типа 3-Д принтера создает из наплавляемого металла грубую трехмерную заготовку будущего изделия.

Аддитивная технология

Аддитивная технология. Смотреть в увеличенном масштабе

Аддитивная технология

Аддитивная технология. Смотреть в увеличенном масштабе

Аддитивная технология

Аддитивная технология. Смотреть в увеличенном масштабе

Наплавочный механизмв может встраиваться в состав металлообрабатывающего станка, чтобы получить готовую деталь в одном цикле. Такой станок назавают гибридным.

Металлообрабатывающий станок фрезерует посадочные места созданной детали и обрабатывает ее до требуемого размера.

Преимущества аддитивной технологии в экономии материала и времени - не нужно вытачивать деталь из целого куска металла - наплавляемая заготовка почти соответствуент требуемой форме детали.

Многие станкостроительные компании создали свои собственные станки, использующие аддитивную технологию.

Аддитивная технология

Деталь, выполненная по аддитивной технологии

Аддитивная технология. Смотреть в увеличенном масштабе

Аддитивная технология

Деталь вертолета, выполненная по аддитивной технологии

Деталь вертолета, выполненная по аддитивной технологии. Смотреть в увеличенном масштабе

Концерн Калашников

Концерн Калашников разработал Гибридный обрабатывающий центр ИЖ Н600 (IZH H600), который сочетает комбинацию технологии лазерной наплавки (Direct Energy Deposition - DED) металлического порошка и 5-ти осевую фрезерную обработку, позволяя изготавливать детали и сборочные единицы сложной геометрической формы массой до 300 кг и габаритами 600×500×500 мм.

Длина: - 5 600 мм
Ширина: - 6 200 мм
Высота: - 3 225 мм
Мощность привода, (40% РЦ) 30 кВт
Мощность привода, (100% РЦ) 20 кВт
Максимальное число оборотов главного привода 15 000 об/мин
Рабочий стол: Диаметр стола 600 мм, максимальные габариты заготовки 600 х 500 х 500 мм, максимальная нагрузка на стол 600 кг
Максимальная скорость подачи порошка: 6,5 не менее кг/сут
Точность позиционирования по осям: X, Y, Z, не более 10 мкм
Максимальное усилие подачи по осям: X, Y, Z, 18 / 18 / 18 кН
Максимальная подача по осям: X, Y, Z, 36 м/мин
Лазерная установка: Иттербиевый волоконный лазер, Мощность, 3,0 кВт
Емкость контейнера для порошка: 2х1,5 л
Максимальная скорость подачи порошка, не менее: 90 г/мин
Система ЧПУ: Siemens Sinumerik 840D SL

Гибридный обрабатывающий центр ИЖ Н600

Гибридный обрабатывающий центр ИЖ Н600. Смотреть в увеличенном масштабе

Гибридный обрабатывающий центр ИЖ Н600

Гибридный обрабатывающий центр ИЖ Н600. Смотреть в увеличенном масштабе

Гибридный обрабатывающий центр обеспечивает не только получение заготовки с применением аддитивных технологий, но и осуществление механической обработки на одном станке, обеспечивая получение готовой продукции, исключая длительные циклы подготовки производства.

Особенности станка

гибкость обработки, которая достигается сочетанием аддитивных технологий с обработкой резанием;
получение деталей сложной конфигурации без использования дорогостоящих методов получения заготовок;
5-осевое наплавление материала в сочетании с возможностью поэтапной наплавки разных материалов;
мониторинг технологического процесса, что обеспечивает максимальную надежность и высокое качества полученных деталей сложной конфигурации;
непрерывный анализ плавильной ванны, который в режиме реального времени позволяет отследить получение однородного качества материала деталей;
один пакет ПО для всей цепочки технологического процесса: разработка, проектирование и производство продукта (аддитивное наплавление и обработка резанием), что позволяет сократить количество специалистов, задействованных в технологическом процессе;
сокращение времени производства изделий (при мелкой и средней серии);
получение материалов с новыми свойствами или усовершенствование существующей конструкции деталей благодаря нанесению материалов с высокой износостойкостью, прочностью, низким коэффициентом трения и т.д.;
быстрое создание деталей с новой геометрией благодаря чередованию режимов аддитивной обработки и обработки резанием.

Области применения

Инструментальная промышленность - Штампы, пресс-формы, режущий инструмент, быстроизнашиваемая оснастка
Энергетическая и атомная промышленность - Завихрители впрыска топлива, теплообменики и поглотители тепла, детали реакторов высокого давления, лопатки турбин
Аэрокосмическая промышленность - Кронштейны, компоненты исполнительного механизма системы увеличения подъемной силы самолетов, сопла вытяжной системы, форсунки, расширяющиеся сопла двигателей, камеры сгорания двигателей, топливные насосы двигателей, блоки гидравлических клапанов, детали и узлы для космических зондов и планетоходов, лопатки двигателей, подвеска поперечного рычага
Автомобильная промышленность - Коннекторы системы охлаждения двигателя, петли капота двигателя, камеры сгорания двигателя, лопатки компрессора, понижающая передача со шкивами, детали подвески, крыльчатки насосов
Оружейная промышленность - Детали стрелкового оружия с применением SMART-материалов
Судостроительная промышленность - Патрубки, переходники, тройники, распределители потока, воздуховоды и топливопроводы, воздухороздатчики и воздухозаборники, дефлекторы, межагрегатные трубопроводы, смешивающие коллекторы и ресиверы, судовые винты
Нефтегазовая промышленность - Детали погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти.

Mazak. Гибридная многозадачность с мультилазерным осаждением

Конструкторы Mazak усовершенствовали разработанную компанией гибридную многозадачную станочную технологию, введя новый агрегат Integrex i-200S AM. Аббревиатура AM означает additive manufacturing, то есть изготовление добавок. Или производство с их помощью. Конструкция включает инновационную систему мультилазерного осаждения, так что теперь станок имеет как аддитивные, так и субтрактивные возможности.

Оснащенные такими станками цеха и мастерские могут выполнять не только токарные, фрезерные и сверлильные операции, но и осуществлять формообразование дизайн деталей, а также лазерную маркировку на одном и том же станке и за одну установку в рамках производственной модели Done in One.

Станок Integrex i-200S AM рекомендуется использовать в таких предъявляющих особые требования областях, как производство аэрокосмических компонентов, металлических оболочек для клапанов химзаводов, а также ремонт пресс-форм и лопаток турбин. Он также весьма подходит для производства сложных компонентов средних размеров, потому что на нем можно быстро и легко выращивать элементы деталей. Такая возможность значительно сокращает время производства и позволяет экономить большие объемы сырья, которые, как правило, идут в отходы, когда детали производятся исключительно за счет субтрактивных операций. В дополнение к двум токарным шпинделям и фрезерной револьверной головке Integrex i-200S AM имеет две головки лазерной наплавки, или два генерирующих добавки сопла, которые обеспечивают одновременно высокоскоростное и прецизионное тонкослойное осаждение металла.

Два наплавочные головки дополняют друг друга по аналогии с черновой и чистовой инструментальной обработкой и постоянно находятся в инструментальном магазине станка. Функция автоматической смены инструмента обеспечивает загрузку инструмента в револьверную головку и выгрузку его из нее по мере необходимости.

Во время работы Integrex i-200S AM используется волоконно-лазерный нагрев для того, чтобы расплавить металлический порошок, выбранный для выращивания детали трехмерных форм. Наплавочные головки наносят расплавленный материал слой за слоем, и каждый из слоев затвердевает в форме желаемой сложной поверхности детали или части такой поверхности.

После того, как процесс выращивания поверхности доведен до почти чистых форм, Integrex i-200S AM применяет одну или несколько из его субтрактивных операций. Например, пятиосевое фрезерование, токарную, зубофрезерную и контурную обработку, в результате чего изготовление детали полностью завершается.

DMG MORI

Термин «аддитивное производство» используется для описания широкого спектра промышленных производственных технологий.

Комплексный процесс DMG MORI позволяет производить объекты с помощью металлической 3D-печати, обладающие сложными свойствами, сложной геометрией и высокой прочностью, которые по своим механическим свойствам не уступают объектам, произведенным с помощью традиционного производства.

3D-принтеры обрабатывают металл разными способами: Порошковая кровать или порошковое сопло.

Металлические 3D-принтеры DMG MORI используют либо технологию сопла для порошка, либо технологию порошковой кровати.

Аддитивное производство создает для клиентов настоящую добавленную стоимость, в частности, за счет функциональной интеграции и легких конструкций.

Компания DMG MORI успешно работает на рынке с 2013 года, предлагая комбинацию лазерной сварки наплавкой и обработки на гибридных станках серии LASERTEC DED. LASERTEC 65 DED для чистой лазерной сварки наплавкой выступает в качестве дополнения к существующему ассортименту обрабатывающих центров, в то время как серия LASERTEC SLM расширяет портфолио, включая процесс нанесения порошка с использованием селективного лазерного плавления.

Сочетание технологий аддитивного производства с традиционными станками с ЧПУ позволяет DMG MORI реализовать четыре индивидуальные и ориентированные на спрос технологические цепочки. CELOS дополняет ряд процессов, предлагаемых серией LASERTEC, как интегрированное программное решение для программирования CAM и управления станком. Одной из особенностей гибридной серии LASERTEC DED является то, что компонент не покидает станок при переключении между станками с ЧПУ и лазерной наплавкой.

Лазерная наплавка: аддитивный ремонт

Машины LASERTEC типа DED (Directed Energy Deposition) используют порошковое сопло для сварки лазерным напылением. Компоненты наращиваются слой за слоем, что может быть реализовано даже с использованием различных материалов. Будь то прототипы или небольшие серии, ремонт или покрытие: LASERTEC 65 DED является техническим инструментом выбора, когда металлические 3D-компоненты должны быть изготовлены с использованием аддитивных процессов и с высоким уровнем производительности.

Лазерная наплавка

Популярно во многих отраслях промышленности: машины для селективной лазерной плавки

Селективная лазерная плавка — это аддитивный процесс, при котором металлический порошок наваривается одним или несколькими лазерами слой за слоем. Машины SLM LASERTEC обеспечивают впечатляющую точность и высочайший уровень безопасности труда.

Серия LASERTEC от DMG MORI включает LASERTEC 30 SLM 3 -го поколения и LASERTEC 12 SLM — две системы разных размеров, которые используются в самых разных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и медицина.

Цифровая трансформация

Использование цифровых технологий, таких как ИИ, IoT, Big Data и Digital Twin.

Речь идет о создании конкурентного преимущества путем улучшения рабочих процессов и создания новых бизнес-моделей.

Интегрированный подход к цифровизации — это эффективный метод повышения производительности, в том числе за счет увеличения производительных часов шпинделя за счет более быстрого программирования на станке или рядом с ним.

Эксклюзивные технологические циклы DMG MORI являются настоящими помощниками производственно-ориентированного программирования, позволяющего повысить производительность и безопасность, а также расширить возможности машины.

Эксклюзивные технологические циклы обеспечивают доступность программирования сложной обработки:

Правильная структура программы
Программирование до 60% быстрее
Минимизация ошибок с помощью диалогового программирования
Новые технологии (зубошлифовка, шлифовка)
Технологические знания, хранящиеся в программе

Аддитивная технология. Видеоролик.

Каталоги и справочники

Рейтинг производителей станков и КПО