Металлообработка деталей и узлов, имеющих большие массогабаритные характеристики, всегда связана с ресурсными затратами и техническими нюансами. В частности, это дороговизна и сложность транспортировки их к месту проведения обработки, а при необходимости проведения восстановительных и ремонтных работ — отсутствие технической возможности демонтажа детали или узла. Например, в восстановлении фланцевых поверхностей различных судовых фундаментов или отверстий на предприятии атомной энергетики.

По этой причине производители разных отраслей промышленности: атомной и гидроэнергетики, тяжёлого машиностроения, судостроения, горной добычи — всё чаще обращаются к мобильным станкам объектного базирования, спроектированным для проведения обработки непосредственно на объекте.

СОБ — что это?

В отличие от стационарных, станки объектного базирования (СОБ) имеют сравнительно меньшие размеры и функционируют в любом пространственном положении, их устанавливают непосредственно на обрабатываемых поверхностях. Это даёт возможность обрабатывать деталь, узел или агрегат без демонтажа или с частичным демонтажом, что существенно сокращает сроки проведения работ. Благодаря мобильности, СОБ можно оперативно доставлять к месту выполнения работ, и проводить обработку на высотных отметках, в карьерах или открытом море.

В сложных условиях обосновано применение приборов промышленной геодезии, которые позволяют более точно позиционировать станок на объекте обработки с возможностью вносить корректировки в проводимые работы. На каждом проходе на всю длину и радиус можно следить за изменениями позиции обрабатывающих головок токарных резцов или фрезы. Таким образом обеспечивается высокая точность обработки в нетиповых условиях с минимизацией затрат.

Насущной проблемой является тот факт, что большинство СОБ на рынке в России зарубежного производства. Импортные мобильные станки не всегда обеспечивают потребности обработки, поскольку западные компании поставляют типовые установки без учёта особенностей или задач российского заказчика. Специальная доработка импортных СОБ требует больших сроков изготовления дополнительной оснастки, что значительно увеличивает и так недешёвую стоимость. Кроме того, отсутствие практического опыта и знаний инжиниринга станков у поставщика-­дистрибьютора не позволяет провести качественную доработку оборудования, в связи с чем предприятию часто требуется покупка двух или трёх разных станков для проведения обработки одной детали или узла. Большим препятствием в работе с импортными СОБ являются дюймовые параметры станков. Чаще всего это касается продукции стран, где принята английская система мер, то есть Великобритании и США.

Ещё один важный фактор — конфиденциальность. При поставке станков, в ходе закрытых торгов компания-­изготовитель получает доступ к секретной информации о типах предприятий и иногда целях применения станка. В связи с этим вопрос о локальном производстве мобильных станков объектного базирования становится особенно важным.

На данный момент отечественное производство мобильных СОБ пока не поставлено на поток. Тем не менее есть компания, обладающая опытом разработки и производства целевых решений.

Рассмотрим практический пример разработки и производства специализированного мобильного станка как наиболее эффективный и экономически выгодный подход.

Задача — обработка габаритных мостовых балок

Необходимо было произвести шлифовку зоны сопряжения металлических балок под фланцевое соединение. Детальные замеры по факту показали, что перепад высот в зоне крепления фланца составляет 2–3 мм. При вваривании рёбер жёсткости под фланцевую площадку поверхность балки «ведёт» по непредсказуемому профилю — на одной плоскости длиной 800 мм могут присутствовать как грибовидный, так и S-образный поперечный профиль.

Идея шлифовки поверхностей при помощи ручного труда была отброшена сразу, так как этот вариант не обеспечивал требуемое качество обработки. Низкая выработка за смену, необходимость привлечения значительного количества дополнительного персонала, высокая травмоопасность также послужили причиной отказа от этого варианта.

Вторая идея, взятая предприятием на вооружение, — сооружение рольганга для протягивания балок под стационарный фрезерный станок. От неё отказались из-за невозможности обеспечить требуемое положение фрезы. Нормально позиционировать балки моста оказалось невозможно ввиду наличия винтового искривления по её длине. Кроме того, массовое перемещение пятнадцатиметровых двутавровых балок шириной 500 мм из сварочного в станочный цех было сопряжено с рядом значительных сложностей.

Наконец, изготовление мобильного фрезерного станка на портальный станине или раме оказалось невозможным ввиду необходимости создания громоздкой с достаточной жёсткостью конструкции, выдерживающей массивный шпиндель под стомиллиметровую фрезу и привод, а также необходимости закупки соответствующей гидро- или пневмостанции. Стоимость такого станка и сроки его изготовления значительно превышали возможности заказчика.

Целевое решение — разработка и производство специализированного станка

После рассмотрения и просчёта вышеуказанных вариантов запрос на выработку решения был направлен в подразделение Higercom® группы компаний «Хайгер». Команда конструкторов и технологов подразделения специализируется на разработке и производстве металлообрабатывающих станков объектного базирования и уже имеет опыт разработки целевых решений для нестандартных задач. Условия, озвученные в техническом задании, включали следующие параметры:
• плоскости под фланец 800×350 мм,
• начальный перепад поверхности до 1 мм,
• быстрая установка станка с простой системой крепления на балку,
• сжатые сроки начала работ.

 а)  

б) 
Рис. 1. Ленточный шлифовальный станок объектного базирования OBMT серии GR (а), пример обработки: обработанная поверхность и заготовка (б)
 

При этом регулировка положения станка — выставление его в рабочей зоне — не должна была требовать особых знаний операторов. Для перемещения и монтажа СОБ на балку должно было быть достаточно двух человек, то есть вес каждого из узлов не превышал бы 40–50 кг, а обработка включала бы в себя до пяти-шести поверхностей за восьмичасовую смену.

По международным нормам, которые приняты и в Российской Федерации, требуется, чтобы площадка под фланцевое соединение была с плоскостностью, имеющей допуск отклонения не более 0,3 мм.

В результате был разработан и произведён полуавтоматический портальный ленточный шлифовальный станок объектного базирования OBMT серии GR (рис. 1). Отличительная особенность разработанного специализированного станка — шлифовальная лента с абразивом на основе кубического нитрида бора шириной 150 мм, которая позволила снизить количество проходов, уменьшить нагрев и обеспечить высокую скорость перемещения шлифовального узла. Кроме того, конструкция станка позволила выполнять работу силами только одного оператора, требовала минимальное время на выставление станка в рабочую зону фланцевой площадки, а обработанная поверхность имела плоскостность с допуском отклонения в пределах 0,05 мм. Обработка не требовала ­какого-либо дополнительного оборудования, кроме имеющегося на участке в цехе, а затраты на расходные материалы были минимизированы, в том числе за счёт использования распространённой номенклатуры расходных материалов.

Разработанный технологами техпроцесс и применяемые материалы позволили снимать до 0,15–0,2 мм за один полный цикл, который длился от четырёх до шести минут. Благодаря широкой шлифовальной ленте 150 мм для перекрытия всего диапазона фланцевой площадки достаточно было трёх поперечных смещений шлифоснастки. Таким образом, при расчёте полного времени, затрачиваемого на обработку одной фланцевой площадки, результат превосходил указанные в техническом задании параметры.

Предложенное целевое решение — не первое в практике Higercom®. На счету команды успешный опыт по доработке немецких станков Trawema для фрезерной обработки сложных профилей по спецсплавам, применяемым в оборонно-­промышленном судостроении. А также опыт доработки фланцевого токарного станка для работы с фрезерным шпинделем и линейного фрезерного станка с установкой уменьшенного редуктора и заменой рабочего фрезерного шпинделя для проведения металлообработки в крайне стеснённых пространственных условиях. Таким образом, когда речь заходит о комплексных или нестандартных задачах по обработке металлов, создание специализированного мобильного станка на локальном производстве зачастую оказывается самым оптимальным вариантом. Более того, общение с представителями промышленных предприятий России показало, что к этому нет препятствий. Они готовы использовать мобильные станки российского производства при условии наличия у производителя гарантийного и сервисного обслуживания продукции, а также доработку конструктива и функционала мобильных станков на основании обратной связи от предприятий, что активно и успешно практиковалось во времена СССР.

А это, в свою очередь, позволит изменить сложившуюся парадигму тотальной зависимости от иностранных производителей и начать использовать оборудование, которое изначально разрабатывается под цели и задачи российских предприятий.

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 5-2022