eng
Выпуск #2/2018
А. Никитин, С. Двирной
Шпиндельные узлы для российского станкостроения
Шпиндельные узлы для российского станкостроения
Просмотры: 2576
Представлен проект по развитию локального шпиндельного производства, реализуемый ООО «СКФ» – российским подразделением компании SKF. Описана методология разработки конструкций шпиндельных узлов подготовки их производства.
УДК 621.941229.3
DOI: 10.22184/24999407.2018.11.02.80.82
УДК 621.941229.3
DOI: 10.22184/24999407.2018.11.02.80.82
Теги: import substitution motorspindle turning and milling spindle unit импортозамещение моторшпиндель токарный и фрезерный шпиндельный узел
Сегодня одной из ключевых проблем импортозамещения высокоточных комплектующих станков является отсутствие достаточных компетенций и мощностей для производства современных шпиндельных узлов ‒ одних из наиболее важных компонентов для станкостроения.
Согласно данным, приведенным Минпромторгом РФ в «Стратегии развития станкоинструментальной промышленности до 2030 года», в 2016 году в России было выпущено 3 857 станков. По сравнению с показателем 2014 года станкостроительная отрасль показала рост на 17,5%. При этом, за период с 2013 по 2016 год общий уровень импортозависимости отрасли в стоимостном выражении составил более 90% (доля импорта по рынку станкостроения в целом ‒ 91%). В структуре импорта оборудования металлорежущие станки с ЧПУ составляют более 80%.
В настоящее время на российском рынке металлорежущих станков представлено 56 отечественных производителей. В то же время, шесть крупнейших предприятий отрасли формируют порядка 54% объема выпуска, что свидетельствует об умеренной концентрации производства. Производимое данными предприятиями станочное оборудование представлено различными типами станков, преобладающими из которых являются станки с ЧПУ токарной и фрезерной групп.
Часть шпиндельных узлов, необходимых для комплектации оборудования, отечественные станкостроители производят своими силами, в основном опираясь на технологии и опыт советского станкостроения. Преимущественно изготавливаются традиционные приводные шпиндельные узлы для токарных и фрезерных станков, не требующие при изготовлении высокой точности обработки, специальных технологий и навыков персонала для сборки.
Электрошпиндели (их также называют мотор-шпинделями) для комплектации станков в настоящее время по большей части поставляются из-за рубежа. Поставщики данных шпинделей, а также их номенклатура и параметры весьма разнообразны. Данный сегмент в основном представлен производителями из Европы (Германия, Швейцария, Италия) и Азии (Тайвань, Япония). Изготовление мотор-шпинделей в России представлено лишь отдельными частными компаниями, производящими единичную или мелкосерийную продукцию.
Основными преградами для организации производства шпиндельных узлов в России являются следующие факторы:
Ф отсутствие надлежащей технологической и производственной базы;
Ф нехватка квалифицированных кадров (инженерный и производственный персонал);
Ф сложность прогнозирования требуемых объемов производства соответствующей номенклатуры;
Ф наличие готовых и достаточно эффективных решений от иностранных поставщиков.
Компания SKF, являясь крупнейшим мировым производителем подшипников, обладает необходимыми знаниями и опытом в области разработки и производства шпиндельных узлов, а также их ремонта и модернизации. Основные центры разработки и производства шпиндельных узлов SKF сегодня сосредоточены в Германии, Японии и на Тайване.
В России в рамках стратегии импортозамещения комплектующих для станкостроения российским подразделением компании SKF в 2016 году был начат проект по развитию локального шпиндельного производства. Целями данного проекта являются разработка конструкций шпиндельных узлов, востребованных на российском рынке, локализация серийного сборочного производства, а также развитие всех необходимых инженерных и технологических компетенций, включая подбор локальных поставщиков современных высокоточных компонентов.
Высококвалифицированные российские специалисты SKF могут производить расчеты шпиндельных узлов любого типа и сложности с помощью специализированного программного обеспечения, а также осуществлять сборку, обкатку, контроль и техобслуживание шпиндельных узлов на базе инжинирингового центра SKF Solution Factory, расположенного в Москве.
Для обеспечения локальной разработки конструкторской документации и инженерного сопровождения серийного производства шпиндельных узлов было создано специализированное конструкторское бюро на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана при НИИКМиТП (Научно-исследовательский институт конструкционных материалов и технологических процессов МГТУ им. Н. Э. Баумана). За несколько лет тесного сотрудничества SKF и университета был реализован ряд разнопрофильных проектов, а также подписано стратегическое соглашение о сотрудничестве.
На данный момент компания SKF готова предложить услуги по расчету, проектированию и локальному производству приводных шпиндельных узлов фрезерной и токарной групп.
Основные этапы работ по созданию шпиндельного узла для серийного производства начинаются с разработки комплекта документации на прототип данного узла, включая уточнение основных технических характеристик изделия, а также расчеты и разработку полного пакета конструкторской документации, что обычно занимает от 1 до 5 мес. Сроки последующего изготовления прототипа изделия ‒ от 3 до 6 мес. После проведения приемочных испытаний в конструкторскую документацию, при необходимости, вносятся дополнительные изменения, и начинается серийное производство изделия.
Токарные шпиндельные узлы SKF представлены компоновочными типоразмерами А2-5 – А2-11 (рис. 1).
Фрезерные шпиндельные узлы представлены приводными узлами мощностью 12–22 кВт с частотой вращения до 20 000 об/мин (рис. 2).
Учитывая многовариантность компоновок высокотехнологичных мотор-шпинделей (рис. 3), расчет, проектирование и производство каждого узла осуществляются в индивидуальном порядке. В качестве примера разработки сложного фрезерного мотор-шпинделя с токарной функцией можно привести 3D-модель шпинделя SKF MT132, рассчитанного и спроектированного в сотрудничестве с МГТУ им. Н. Э. Баумана (рис. 4). В настоящее время ведется подготовка к производству прототипа данного изделия.
Для достижения оптимальных параметров модернизируемого или проектируемого шпиндельного узла инженеры SKF используют специализированное программное обеспечение SKF Spindle Simulator [2]. Данная программа позволяет получить полноценный объект для расчетов благодаря созданию упрощенной двумерной модели шпиндельного узла с привязкой к массогабаритным размерам. Для практической реализации инженерных расчетов в инжиниринговом центре SKF Solution Factory расположен участок по сборке, ремонту и модернизации шпинделей, где, помимо сборки и отладки, также осуществляется обкатка и полная диагностика изделия:
Ф проверка точности ШУ при вращении;
Ф динамические измерения и анализ вибраций ШУ;
Ф тепловое состояние ШУ;
Ф контроль жесткости ШУ;
Ф проверка дисбаланса и балансировка ШУ;
Ф контроль системы смазывания ШУ.
При необходимости специалисты SKF осуществляют техническую поддержку и диагностику шпинделей станков непосредственно на территории клиента (рис. 5).
ООО «СКФ»
Согласно данным, приведенным Минпромторгом РФ в «Стратегии развития станкоинструментальной промышленности до 2030 года», в 2016 году в России было выпущено 3 857 станков. По сравнению с показателем 2014 года станкостроительная отрасль показала рост на 17,5%. При этом, за период с 2013 по 2016 год общий уровень импортозависимости отрасли в стоимостном выражении составил более 90% (доля импорта по рынку станкостроения в целом ‒ 91%). В структуре импорта оборудования металлорежущие станки с ЧПУ составляют более 80%.
В настоящее время на российском рынке металлорежущих станков представлено 56 отечественных производителей. В то же время, шесть крупнейших предприятий отрасли формируют порядка 54% объема выпуска, что свидетельствует об умеренной концентрации производства. Производимое данными предприятиями станочное оборудование представлено различными типами станков, преобладающими из которых являются станки с ЧПУ токарной и фрезерной групп.
Часть шпиндельных узлов, необходимых для комплектации оборудования, отечественные станкостроители производят своими силами, в основном опираясь на технологии и опыт советского станкостроения. Преимущественно изготавливаются традиционные приводные шпиндельные узлы для токарных и фрезерных станков, не требующие при изготовлении высокой точности обработки, специальных технологий и навыков персонала для сборки.
Электрошпиндели (их также называют мотор-шпинделями) для комплектации станков в настоящее время по большей части поставляются из-за рубежа. Поставщики данных шпинделей, а также их номенклатура и параметры весьма разнообразны. Данный сегмент в основном представлен производителями из Европы (Германия, Швейцария, Италия) и Азии (Тайвань, Япония). Изготовление мотор-шпинделей в России представлено лишь отдельными частными компаниями, производящими единичную или мелкосерийную продукцию.
Основными преградами для организации производства шпиндельных узлов в России являются следующие факторы:
Ф отсутствие надлежащей технологической и производственной базы;
Ф нехватка квалифицированных кадров (инженерный и производственный персонал);
Ф сложность прогнозирования требуемых объемов производства соответствующей номенклатуры;
Ф наличие готовых и достаточно эффективных решений от иностранных поставщиков.
Компания SKF, являясь крупнейшим мировым производителем подшипников, обладает необходимыми знаниями и опытом в области разработки и производства шпиндельных узлов, а также их ремонта и модернизации. Основные центры разработки и производства шпиндельных узлов SKF сегодня сосредоточены в Германии, Японии и на Тайване.
В России в рамках стратегии импортозамещения комплектующих для станкостроения российским подразделением компании SKF в 2016 году был начат проект по развитию локального шпиндельного производства. Целями данного проекта являются разработка конструкций шпиндельных узлов, востребованных на российском рынке, локализация серийного сборочного производства, а также развитие всех необходимых инженерных и технологических компетенций, включая подбор локальных поставщиков современных высокоточных компонентов.
Высококвалифицированные российские специалисты SKF могут производить расчеты шпиндельных узлов любого типа и сложности с помощью специализированного программного обеспечения, а также осуществлять сборку, обкатку, контроль и техобслуживание шпиндельных узлов на базе инжинирингового центра SKF Solution Factory, расположенного в Москве.
Для обеспечения локальной разработки конструкторской документации и инженерного сопровождения серийного производства шпиндельных узлов было создано специализированное конструкторское бюро на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана при НИИКМиТП (Научно-исследовательский институт конструкционных материалов и технологических процессов МГТУ им. Н. Э. Баумана). За несколько лет тесного сотрудничества SKF и университета был реализован ряд разнопрофильных проектов, а также подписано стратегическое соглашение о сотрудничестве.
На данный момент компания SKF готова предложить услуги по расчету, проектированию и локальному производству приводных шпиндельных узлов фрезерной и токарной групп.
Основные этапы работ по созданию шпиндельного узла для серийного производства начинаются с разработки комплекта документации на прототип данного узла, включая уточнение основных технических характеристик изделия, а также расчеты и разработку полного пакета конструкторской документации, что обычно занимает от 1 до 5 мес. Сроки последующего изготовления прототипа изделия ‒ от 3 до 6 мес. После проведения приемочных испытаний в конструкторскую документацию, при необходимости, вносятся дополнительные изменения, и начинается серийное производство изделия.
Токарные шпиндельные узлы SKF представлены компоновочными типоразмерами А2-5 – А2-11 (рис. 1).
Фрезерные шпиндельные узлы представлены приводными узлами мощностью 12–22 кВт с частотой вращения до 20 000 об/мин (рис. 2).
Учитывая многовариантность компоновок высокотехнологичных мотор-шпинделей (рис. 3), расчет, проектирование и производство каждого узла осуществляются в индивидуальном порядке. В качестве примера разработки сложного фрезерного мотор-шпинделя с токарной функцией можно привести 3D-модель шпинделя SKF MT132, рассчитанного и спроектированного в сотрудничестве с МГТУ им. Н. Э. Баумана (рис. 4). В настоящее время ведется подготовка к производству прототипа данного изделия.
Для достижения оптимальных параметров модернизируемого или проектируемого шпиндельного узла инженеры SKF используют специализированное программное обеспечение SKF Spindle Simulator [2]. Данная программа позволяет получить полноценный объект для расчетов благодаря созданию упрощенной двумерной модели шпиндельного узла с привязкой к массогабаритным размерам. Для практической реализации инженерных расчетов в инжиниринговом центре SKF Solution Factory расположен участок по сборке, ремонту и модернизации шпинделей, где, помимо сборки и отладки, также осуществляется обкатка и полная диагностика изделия:
Ф проверка точности ШУ при вращении;
Ф динамические измерения и анализ вибраций ШУ;
Ф тепловое состояние ШУ;
Ф контроль жесткости ШУ;
Ф проверка дисбаланса и балансировка ШУ;
Ф контроль системы смазывания ШУ.
При необходимости специалисты SKF осуществляют техническую поддержку и диагностику шпинделей станков непосредственно на территории клиента (рис. 5).
ООО «СКФ»
Отзывы читателей
