CC BY
190
УДК 621.452.3
А. Я. Качан, С. А. Петров, В. А. Панасенко, С. В. Мозговой, Г. В. Карась
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МОНОКОЛЁС ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ФРЕЗЕРОВАНИЕМ
Аннотация: Рассмотрены активно внедряемые на «Мотор Сич» новейшие технологии обработки осевых моноколёс с применением высокоскоростного фрезерования. Особое внимание уделено инструментальной подготовке производства. Рассмотрены программные средства подготовки и контроля управляющих программ для 5-ти координатных станков при высокоскоростном фрезеровании лопаток моноколёс. Рассмотрены концепции внедрённой на предприятии йМО-сети.
Постановка проблемы и ее связь с практическими задачами
Современное авиадвигателестроение является одной из наукоёмких отраслей машиностроения, воплотивших в себе передовые тенденции в научно-техническом и технологическом развитии современного производства. Современные высокотехнологичные методы обработки, применение точного высокопроизводительного и высокоскоростного оборудования, применение современных инновационных технологий - вот неполный перечень тех направлений, без развития которых немыслимо дальнейшее продвижение авиадвигателестроения. Сложность проблем современного авиадвигателе-строения обусловлена как трудностью обработки материалов деталей ГТД, сложностью их формы, так и высокими требованиями к точности и шероховатости поверхностей деталей.
На ОАО "Мотор Сич" ставится и эффективно решается широкий круг технологических задач. Для их реализации активно внедряются современные высокие технологии. Расширение областей применения высоких технологий обусловлено удовлетворением возросших требований рынка к выпускаемой продукции, повышением качества и конкурентоспособности изделий по критерию качество/ цена, а также требованием дальнейшего развития автоматизации производства с внедрением CALS-технологий.
Для реализации поставленных задач на предприятии « Мотор Сич» активно внедряются новейшие технологии формообразования поверхностей и контроля изготавливаемых деталей, применяется современное оборудование, современные высокоскоростные пяти-координатные станки швейцарской фирмы Т!ЕСНТ!" Т11КВС^ЮК-1500 с ЧПУ Sinumerik-840D.
Цель работы
Цель данной работы - показать возможность практического решения технологических задач при обработке моноколёс ГТД с применением совре-
менного оборудования, прогрессивных методов обработки, эффективных методов резания высокопроизводительным инструментом.
Содержание и результаты исследования
На ОАО "Мотор Сич" обрабатывают такие сложные детали ГТД как осевые моноколеса и импеллеры . Детали отличаются высокой степенью сложности. Формообразование сложнопрофильных поверхностей осевых моноколес, выполненных как единое целое, является одной из самых сложных проблем современного авиадвигателестроения. Сложность обусловлена техническими требованиями к обрабатываемым поверхностям, сложностью геометрических форм и, конечно, труднообрабаты-ваемостью жаропрочных сталей и сплавов, из которых выполнены моноколёса. Обрабатываемые моноколёса выполнены из жаропрочных и титановых сплавов. Конструкция (рис.1 и рис.2) и точностные характеристики геометрии (табл.1) моноколёс вызвали необходимость поиска принципиально новых методов обработки и решения сложных технологических задач. И эти задачи были успешно решены.
Рис. 1. Осевое моноколесо КНД
© А. Я. Качан, С. А. Петров, В. А. Панасенко, С. В. Мозговой, Г. В. Карась 2006 г. - 106 -
Ш 1 1 I I
1 Л. 1»
Рис. 2. Широкохордное моноколесо КНД
Таблица 1 - Геометрическая характеристика моноколёс
Технологический процесс изготовления моноколёс представляет собой сложную технологическую цепочку операций постепенного приближения контура заготовки к профилю готового колеса. Формообразование осевых моноколес с заданной точностью и качеством осуществляют фрезерованием поэтапно, выполняя последовательно черновую, получистовую и чистовую обработки. Черновые операции выполняются на 3-х координатном станке модели МА-655 с пультом Н33.
Для обработки моноколёс на получистовых и чистовых операциях применяют современные высокоскоростные пяти-координатные станки швейцарской фирмы "ЫЕСНТГ-ТиКБОБиБК 1500 с ЧПУ Бтитепк 840й.
Для технологической подготовки производственного процесса были выполнены компьютерные модели моноколёс для их дальнейшей обработки в программах САПР (рис.3 и 4).
Рис. 3. Модель сектора осевого моноколеса
Рис. 4. Модель сектора широкохордного моноколеса
Заготовка широкохордного моноколеса (рис. 5) представляет собой предварительно обработанный на токарном станке диск с профильными торцовыми поверхностями, которые повторяют боковой профиль лопаток с гарантированным припуском 1,2-1,5 мм по входным и выходным кромкам.
Рис. 5. Заготовка широкохордного моноколеса
При черновом фрезеровании межлопаточного пространства широкохордного моноколеса необходимо обеспечить максимальную производительность обработки. Скорость резания при этом была принята \/рез. = 9-17,5м/мин.; подача на зуб Эг = 0,013-0,016 мм.
При выполнении данной операции важным является обеспечение гарантированного максимально равномерного припуска по поверхности пера
Параметры колес Колесо широкохордное Колесо второй ступени КНД
Высота лопатки Нтах 139,864 101,858
Толщина Стах верхнего сечения нижнего сечения 2,626 4,531 2,361 4,684
Хорда Ьтах верхнего сечения нижнего сечения 102,634 48,859 70,444 64,838
Лтш входной кромки выходной кромки Ктах входной кромки выходной кромки 0,151 0,15 0,155 0,187 0,363 0,373 0,78 0,762
Шероховатость, Ка
Точность не > 0,15 не > 0,06 мм
лопатки и по ступице для последующего получистового и чистового фрезерования.
Черновое фрезерование межлопаточного пространства осуществляется последовательно с двух сторон за две операции. На первой операции производится выборка металла заготовки между лопатками с одной стороны по схеме послойного фрезерования с оставлением гарантированного припуска по профилю пера лопатки 1,2 мм и 1 мм по ступице (рис. 6).
Рис. 6. Черновая обработка моноколеса с одной стороны
На второй черновой операции заготовка переворачивается в том же приспособлении и производится выборка металла межлопаточного пространства с другой стороны по предыдущей схеме (рис. 7).
Рис. 7. Черновая обработка моноколеса с другой стороны
После послойного фрезерования для окончательного выравнивания припуска по профилю пера лопатки применяют построчную обработку концевой сферической фрезой, материал Р18. Режимы резания: скорость резания Урез. = 12,5 м/мин, подача на зуб Бг = 0,03 мм.
Черновая обработка осевого моноколеса проводится по аналогичной схеме за две установки. Ступица колеса представляет собой усечённый конус. На первой операции заготовку устанавливают на поворотное приспособление вершиной конуса ступицы вниз. Выборку металла заготовки между лопатками производят с одной стороны по схеме послойного фрезерования с оставлением гарантированного припуска по профилю пера лопатки 1,2 мм и 1 мм по ступице (рис. 8).
Рис. 8. Черновая обработка моноколеса с одной стороны
При черновой обработке с первой стороны применяли схему послойной обработки с расстоянием между слоями 3 мм:
- первый переход выполнялся фрезой диаметром 25мм, R4, 7 = 6, V = 22 м/мин, Бг = 0,023 мм/ зуб, Р12Ф4К5;
- второй переход выполнялся фрезой диаметром 20 мм, R3, 7 = 6, V = 21 м/мин, Бг = 0,025 мм/ зуб, Р12Ф4К5;
- третий переход выполнялся за 2 уровня фрезой диаметром 16 мм, R2, 7 = 4, V = 12 м/мин, Бг = 0,031 мм/зуб, Р12Ф4К5;
- четвёртый переход выполнялся за 4 уровня фрезой диаметром 12 мм, R2, 7 = 4, V = 12 м/мин, Бг = 0,031 мм/зуб, Р12Ф4К5;
- для выравнивания припуска по поверхности лопатки на пятом переходе использовалась сферическая фреза диаметром 20мм, R10, 7 = 6, V = 20 м/мин, Бг = 0,031 мм/зуб, Р12Ф4К5. Обработка осуществлялась методом "зигзаг" с отслеживанием контрольных поверхностей и оставлением припуска по профилю спинки лопатки.
После завершения цикла обработки одного межлопаточного пространства производился поворот делительного диска стола приспособления с заготовкой на шаг следующей лопатки и цикл обработки повторялся снова.
На второй черновой операции заготовка устанавливалась на то же приспособление вершиной конуса ступицы колеса вверх и производилась выборка металла межлопаточного пространства с другой стороны (рис. 9).
Рис. 9. Черновая обработка моноколеса с другой стороны
Черновое фрезерование, выполняемое по указанным схемам, обеспечивает максимальный съём металла, что снижает трудоемкость обработки на высокоскоростном оборудовании и делает его более экономичным и рациональным.
Конструкторские особенности осевого моноколеса таковы, что после черновой обработки межлопаточного пространства остаётся перегородка (рис. 9). Для её фрезерования необходимы концевые фрезы с небольшими диаметрами, которые не обеспечивают гарантированную прочность инструмента, что обусловило разработку другого технологического решения.
Дисковой фрезой диаметром 300 мм и шириной 14 мм срезается перегородка, оставшаяся после фрезерных операций с ЧПУ. Фреза обеспечивает гарантированное расстояние до наиболее выступающих точек профиля лопатки. Операция выполняется на универсальном горизонтально-фрезерном станке. Для анализа процесса резания и определения углов установки детали в приспособлении было проведено моделирование операции прорезки, на основании чего была разработана соответствующая технологическая оснастка (рис. 10).
Для осуществления процесса резания предварительно обработанную заготовку моноколеса устанавливают на наклонное приспособление вершиной конуса ступицы колеса вверх, под углом 38,598° к горизонтали и поворачивают ось Т первой лопатки вокруг оси колеса на угол 6,3203°. Продольной подачей дисковая фреза прорезает перегородку до ступицы, оставляя припуск 1 мм. Максимальное сближение оси фрезы с осью колеса составляет 339,4 мм. Продольная подача фрезы осуществляется вручную, число оборотов фрезы п = 9 об/мин.
Рис. 10. Модель прорезки перегородки дисковой фрезой
После операции прорезки межлопаточного пространства заготовку направляют на термостабилизацию. После термообработки моноколёса проходят получистовое и чистовое фрезерование на высокоскоростном фрезерном станке фирмы "иЕСНТ!" ТиКБОБиБК 1500, обработка на котором позволяет получить качественно новые точностные параметры обрабатываемых поверхностей и их шероховатость в диапазоне Ra = 0,25...0,4 мкм. Используя преимущества высокоскоростного фрезерования, была разработана технология формирования пера лопаток.
Этап получистового и чистового фрезерования на станке ТиКВОВиБК 1500 (рис. 11) выполняется в несколько переходов.
Рис. 11. Общий вид 5-ти координатного станка фирмы "ИЕСНТ!" ТиКВОВивК 1500
Конструктивной особенностью данного станка является использование моментных электромоторов в качестве приводов поворотных столов, что позволяет существенно улучшить его динамические характеристики.
Максимальная частота вращения шпинделя станка - 18000 об/мин.
Максимальный диаметр заготовки - 1000 мм.
Скорость приводов:
"Х", "У", '2" - 30000мм/мин; "В" - 18000 град/
мин.
"А" - 25200 град/мин.
Основная трудность и сложность обработки пера лопаток моноколес при чистовом фрезеровании состоит в том, что после чернового фрезерования они имеют тонкостенную форму, которая имеет относительно невысокую жесткость.
С учетом указанной технологической особенности, возникающей в процессе обработки, используя преимущества высокоскоростного фрезерования, была разработана технология формирования пера лопаток без упругих деформаций детали.
Получистовое фрезерование межлопаточного пространства и лопаток осуществляют до условных технологических границ, которые устанавливают, исходя из максимальной высоты обработки (рис. 12).
Рис. 12. Модель колеса с технологическими границами по высоте лопатки
Указанные границы формируют уровни (с 1 по 18) последовательного фрезерования по высоте лопаток. Для этого используют два типа фрез:
- цилиндрические, которые снимают максимальный оставленный припуск по перу лопаток и по ступице колеса;
- конические, которые выравнивают припуск по лопатке и по ступице колеса до 0,7 мм.
Черновое фрезерование осуществляют по следующей схеме:
1. Прорезка межлопаточного пространства по 18 уровням цилиндрической фрезой с зубом за центр, диаметр 16мм; R = 0,5мм; 7 = 4; Vрез = 30 м/мин; Бг = 0,06 мм.
2. Подчистка лопаток и ступицы до 0,7мм по профилю конической фрезой R = 5мм; угол конуса 5°; 7 = 4; Vрез = 70 м/мин; Бг = 0,06мм.
После чернового фрезерования осуществляют термостабилизацию.
На получистовом фрезеровании используют сферические угловые фрезы с параметрами: R = 5 мм; угол конуса - 5°; 7 = 4; Vрез = 70 м/мин; Бг = 0,06 мм. Лопатку обрабатывают 250-тью спиральными проходами, ступицу - 70-тью проходами. Оставляемый припуск по лопатке и по ступице -0,05 мм.
Чистовое фрезерование состоит из следующих проходов:
- фрезерование поверхностей сопряжения в корневом участке лопатки с припуском 0,8 мм по профилю пера и 0,5 мм по ступице;
- фрезерование пера лопатки с припуском 0,2 мм по профилю и 0,7 мм по ступице;
- фрезерование ступицы с припуском 0,2 мм и профиль пера с припуском 0,3 мм;
- финишное фрезерование лопатки и ступицы с нулевым припуском.
Все проходы выполняют коническими фрезами со сферическим зубом. Режимы резания: скорость резания Vрез = 300 м/мин, подача на зуб Бг = 0,06 мм.
Финишное фрезерование корневого участка лопатки выполняют конической фрезой со сферическим зубом с режимами резания: скорость резания Vрез = 240 м/мин., подача на зуб Бг = 0,04мм. Стойкость конических фрез - 1,5-3 часа. Основными критериями для определения стойкости фрез при финишном высокоскоростном фрезеровании моноколес явились требуемые точность и шероховатость обработанных поверхностей.
Для придания лопатке необходимой дополнительной жесткости при чистовом фрезеровании межлопаточное пространство заполнялось специальной демпфирующей массой, которая выполняла еще и функции твёрдой СОЖ.
жстрпант
/
Рис. 13. Формообразование пера лопатки моноколеса спиральным высокоскоростным фрезерованием
Формообразование лопаток осевых моноколёс на чистовых переходах осуществлялось методом спирального высокоскоростного фрезерования, в соответствии с которым профиль лопатки образуется путем многопроходного огибания фрезой с постоянным перемещением по высоте лопатки (рис. 13). При этом в процессе фрезерования осуществляется точечный контакт инструмента и обрабатываемой поверхности. Количество проходов устанавливают, исходя из требуемой шероховатости обработанной поверхности лопатки. Режимы резания: Vрез. = 65-140 м/мин., подача на зуб Бг = 0,011-0,09мм.
Расчёт количества чистовых проходов рассчитывается, исходя из конструкторских требований по точности и шероховатости поверхности лопаток моноколеса.
При чистовом фрезеровании (рис. 14) используют сферические угловые фрезы с параметрами: R = 5 мм; угол конуса - 5°; 2=6; Vрез = 300 м/мин; Бг = 0,06 мм. Лопатку обрабатывают 527-тью спиральными проходами, а ступицу 150-тью проходами начисто.
б
Рис. 14. Осевое колесо компрессора в зоне обработки: а - вид спереди; б - вид сбоку
Этапы получистовой и чистовой обработки осевого моноколеса показаны на рис.15.
б
Рис.15. Лопатки осевого колеса компрессора после финишного высокоскоростного фрезерования: а - лопатки со стороны спинки; б - лопатки со стороны выходных кромок
При фрезеровании поверхностей лопаток осевого моноколеса на пяти координатном станке "ТиКВОВиБК 1005" обеспечивается плавность обработки поверхностей спинки и корыта, входных и выходных кромок пера лопаток, поверхностей перехода пера к ступице и поверхностей самих ступиц. На каждом уровне выполняют построчное фрезерование межлопаточного пространства.
Для обработки межлопаточного пространства применяются и цилиндрические фрезы. Стойкость цилиндрических фрез - от 3 до 5 часов. Вылет фрез из патрона определяется глубиной расположения уровня относительно торца лопатки.
При финишном фрезеровании ступицы осевого моноколеса траекторию перемещения фрезы задают таким образом, чтобы исключить зарезание профиля пера смежных лопаток (рис. 16). При этом также осуществляется многопроходная обработка.
Рис. 16. Моделирование финишного высокоскоростного фрезерования ступицы осевого моноколеса
В процессе обработки, с целью исключения соударения инструмента с рядом расположенными лопатками и с элементами конструкции фиксирующего деталь приспособления, управляют вектором инструмента, что достигается одновременной работой всех пяти координат станка.
Управление по пяти координатам осуществляется с помощью специального программного обеспечения фирмы "иЕСНТ!" и комплекса программ на базе системы ГеММа - 3й.
Особое внимание уделено инструментальной подготовке производства перед процессом обработки. Высокие точностные требования, предъявляемые к конструкции моноколёс, обусловливают требования к фрезам для высокоскоростного фрезерования:
- максимальное отклонение формы радиуса
......................................................................0,01
мм;
- торцевое и радиальное биение .................................0,01 мм;
- радиальное биение инструмента, установленного на оправку и в шпиндель, на длине 250 мм ... 0,02 мм;
- фреза должна быть динамически отбалансирована (частота вращения шпинделя - 18000 об/ мин).
Фрезы изготавливают из мелкозернистого твердого сплава: H10F SANDVIK, HB30F и HB44F BOLERIT, твердые сплавы SGS и PROTOTYPE, PX10 и PX12UF CARDURO. Для обеспечения требуемых показателей по биению инструмента на чистовых операциях применяют специальные гидрооправки фирмы SANDVIK (рис. 17).
Измерение геометрических параметров профиля пера лопаток осевых моноколёс после фрезерования производили без снятия детали со станка с применением щупа RENISHAW, что исключает погрешности, возникающие при переустановке детали (рис. 18, 19), сокращает длительность контрольных операций, позволяет совершенствовать оборудование и приборы, используемые для измерения геометрии в цеховых условиях.
Рис. 17. Инструмент и гидрооправки фирмы SANDVIK
Рис. 18. Измерение профиля лопатки
Рис. 19. Измерительный щуп "RENISHAW"
Точность и шероховатость обработанных поверхностей лопаток и ступицы определяли после финишного высокоскоростного фрезерования. Точ -ность соответствует техническим условиям на изготовление (рис. 20, табл. 2).
Рис. 20. Профилограмма поперечного сечения лопатки широкохордного моноколеса после чистового фрезерования
Таблица 2 - Точность изготовления лопаток осевых моноколёс
Наименование и значение отклонений
Смещение вход- Смещение дейст- Угловой разворот профиля пера относительно оси Z,
Условный № сечений ной кромки в направлении оси Х, мм вит. профиля в направлении оси У, мм Отклонение профиля от теоретического на сторону, мм
номер Чер теж Действит.
лопат-
ки Черт. Черт. Действ. Черт. Действ. Черт. Действ. у вход I выход. кр. остальной уча сток min max
А3-А3 -0,034 ±0,1 -0,033 0,33 (20') -0,001 -0,018 0,020
1. А6-А6 0,1 -0,006 -0,014 0,000 -0,06 -0,1 -0,027 0,024
А9-А9 -0,018 ±0,3 -0,018 0,000 -0,022 0,039
А3-А3 -0,037 ±0,1 -0,069 0,33 (20') -0,001 -0,032 -0,009
2. А6-А6 0,1 -0,025 -0,054 0,000 -0,06 -0,1 -0,035 0,003
А9-А9 -0,041 ±0,3 -0,043 -0,001 -0,036 0,032
А3-А3 -0,059 ±0,1 -0,060 0,33 (20') -0,001 -0,035 0,026
3. А6-А6 0,1 -0,028 -0,047 0,000 -0,06 -0,1 -0,040 0,029
А9-А9 -0,061 ±0,3 -0,036 -0,001 -0,027 0,046
А3-А3 -0,020 ±0,1 -0,063 0,33 (20') -0,001 -0,030 0,016
4. А6-А6 0,1 -0,022 -0,051 -0,001 -0,06 -0,1 -0,040 0,023
А9-А9 -0,026 ±0,3 -0,023 0,000 -0,031 0,042
А3-А3 -0,014 ±0,1 -0,035 0,33 (20') -0,001 -0,028 0,019
5. А6-А6 0,1 -0,013 -0,029 0,000 -0,06 -0,1 -0,030 0,014
А9-А9 -0,017 ±0,3 -0,027 0,000 -0,022 0,041
Шероховатость обработанных поверхностей пера лопаток после финишного высокоскоростного фрезерования находится в диапазоне ср = 0,346......0,410 мкм (табл. 3). Шероховатость обработанных поверхностей ступицы - Ra = 0,25 мкм при требуемом значении шероховатостей поверхностей Ra = 0,4 мкм (см. табл.2).
Таблица 3 - Шероховатость поверхностей после финишного высокоскоростного фрезерования
Услов- Значение шероховатости, Ra, Среднее
ный но- мкм значе-
мер ло- Черт. Измерения ние, Ra,
патки 1 2 3 мкм
1 0,36 0,43 0,38 0,390
2 0,55 0,54 0,54 0,543
3 0,4 0,42 0,41 0,41 0,413
4 0,46 0,50 0,48 0,480
3 0,36 0,34 0,35 0,350
Ступица 0,25 0,25 0,25 0,25
Невозможно представить современное производство ГТД без широкого внедрения CAD/CAM/ CAE/PDM систем, интегрированной компьютеризации производства, создания единой электронной информационной среды для всех участников поддержки жизненного цикла изделия. Очевидно, что станки с ЧПУ являются базисом компьютерных
технологий и не могут находиться вне интегрированной системы. Именно поэтому на предприятии реализована идея объединения оборудования с ЧПУ в единую йЫС сеть. На сегодняшний день йЫС сетью объединены три цеха с более чем 120 единицами оборудования с ЧПУ. Процесс подключения станков продолжается. Реализация этого проекта позволила достигнуть следующих результатов:
- Повышена мобильность и эффективность автоматизированного производства деталей на станках с ЧПУ.
- Сокращён цикл технологической подготовки производства применительно к станкам с ЧПУ.
- Повышена оперативность в корректировке управляющих программ для станков с ЧПУ.
- Получена возможность оперативно осуществлять перенос обработки деталей со станка на станок.
Кроме того, кардинально изменилась технология передачи УП на станки с ЧПУ в модернизированных цехах: исчезли различные физические носители информации (перфоленты, магнитные ленты, электронные картриджи и т. д.).
Проект реализован в виде трёх взаимодействующих уровней (рис. 21).
Рис. 21. Структура управления оборудованием с ЧПУ
Первый уровень образован существующей на предприятии корпоративной сетью. Главным компонентом является сервер с базой данных управляющих программ (БДУП) под управлением Microsoft SQL Server, централизованно хранящей и обслуживающей массив управляющих программ. Разработчики со своих рабочих мест, оснащенных CAD/CAM инструментарием, через клиентское программное обеспечение наполняют содержимое БДУП. Системные администраторы организовывают регулярное резервное копирование базы данных.
Входной точкой второго уровня являются ПК, также подключенные к корпоративной сети предприятия, но удаленные от центрального сервера и расположенные на производственных площадях конкретных цехов. На втором уровне приняты меры, призванные минимизировать риски, обусловленные особенностями канала связи с центральной базой данных управляющих программ.
Для этого на удаленный ПК (в цехе) установлено программное обеспечение Microsoft SQL Server и активизирован режим репликации, гарантирующий идентичность экземпляров базы данных в реальном масштабе времени. В результате существенно повысилась независимость производства от внешних коллизий и загруженности сети предприятия, снизился сетевой трафик.
На данном уровне в обязанности системы также входит и организация внутренней специализированной подсети. Каждый станок оснащается микроконтроллером ввода/вывода KUG010.01 производства АНТК "Антонов". Сигнальные линии от группы микроконтроллеров подключены к универсальному мультиплексору связи. Мультиплексор имеет линию связи с управляющим ПК через стандартный последовательный интерфейс RS-232. К одному последовательному порту компьютера подключено до 14 станков с ЧПУ.
С помощью специальных переходников и программного обеспечения в качестве последовательных также используются порты USB компьютера. Кроме уже упоминавшейся СУБД, на управляющий ПК устанавлено программное обеспечение -DNC server. В задачи DNC-Server входит извлечение файлов управляющих программ из локальной копии базы данных или с жёсткого диска, их предварительная подготовка и передача или приём по запросу от микроконтроллеров ввода/вывода KUG010.01. DNC-Server также осуществляет протоколирование выполняемых действий и следит за состоянием подсети.
Протоколы работы станков цеха могут быть просмотрены в реальном времени с любого компьютера, включенного в сеть предприятия. Наличие в файлах УП первой строки с атрибутами УП (шифр, операция, цех и т.д.) и возможность просмотреть эту строку на дисплее контроллера исключает воз-
можность запуска на станке не той операции. Универсальный мультиплексор связи реализует подключение к нему микроконтроллеров ввода/вывода по топологии "звезда". Каждый из каналов в такой топологии независим и допускает " горячее" переключение (в том числе и на другой мультиплексор). Каналы с нарушенной функциональностью автоматически блокируются мультиплексором. Каждый мультиплексор обслуживается независимым программным высокоприоритетным потоком со стороны ОЫС^егеег.
На третьем уровне системы находится конечное оборудование - станки с ЧПУ. Следует отметить разнотипность оборудования (рис. 21), использование в нём различных аппаратных (RS-232, ФСУ, магнитная лента и т.д.) и программных (стандартные протоколы обмена и их диалекты) интерфейсов. Принцип единообразия, реализуемый микроконтроллерами на третьем уровне, лежит в основе универсальности специализированной подсети на втором уровне (единые аппаратные и программные интерфейсы), унифицирует требования к обслуживающему аппаратному (мультиплексор) и программному (ОЫС^егеег) обеспечению.
Как средство для хранения единого массива УП на предприятии применяется база данных УП (БДУП), реализованная как отдельный, функционально законченный продукт (рис. 22). Для интеграции с РйМ системой возможна организация ссылок на информацию БДУП в виде запросов.
Таким образом, пользователь РйМ системы может увидеть всю необходимую ему информацию, касающуюся обработки на ЧПУ, даже не подозревая, что эта информация реально находится во внешней по отношению к РйМ системе.
БДУП применяется для автоматизации операций хранения, учета и использования УП в условиях опытно-серийного производства и выполняет две основные функции:
- роль информационно-поисковой системы для различных служб предприятия;
- является источником входных данных (УП) для приложения ОЫС^егуег, которое обеспечивает передачу УП на обрабатывающее оборудование.
йЫС система предоставила следующие возможности в технологии производства деталей ГТД на санках с ЧПУ:
- использование более эффективного механизма учета и упорядочивания множества текстов УП и всей сопутствующей информации по сравнению с традиционным использованием файловой системы;
- использование эффективных информационно-поисковых механизмов, включая возможность формирования произвольных запросов и получение результата в экранной или печатной форме;
- доступ к информации, касающейся разработки и использования УП на предприятии широкому
№ Управляющие программы
'Файл Редактировать опций Поиек
Пймып Стг|ШиФ[| 0пе[|Цек Извете! ТтЧПН"! Станок |Кац Т маи|УП(бай Текно;гсг |дага расчег к.од УП
ооооо Вн 18Т0.10105'5 10 |41 те АТПрбООН |147 70 ¿810 ■Нельник|О5;|Э:20ОЗН Статус. внедрена'
013001 Вн 18Т0101078 15 41 413560 АТПрбООН 147 160 3621 Тельник 05:0.3;2003 Щисрр 18Т01.ЕЛ055'.
00002 Вн 1ето1ою7б 10 -11 41355; ■да- АТПрООЯН 147 55 1 465": Мвльнйк|05.Я3.2003|'1:
Операция 10
00003 Вн 18Т0101026-01 10 11 412981 .Н22 АТПрбООН ! 47 264 303® Йрльник[05.03.2003
00004 Вн ШМ8Ш® 10 -11 4122-18 ШМ АТПрЗООН 147 196 4384 МвльнйкШ5.М . Цех 41
Извещений
00005 Ен 18Т0101155-01 18 11 412554 игг АТПрбООН 147 168 4656 Мельник 05.09:2003
00005 Вн 1 ОТ01020-33-01 0 -11 413323 ■икг АТПрООЯН 147 191 ¿571 Мельник 05.Я3.2003|".' Тип ЧПУ Н22
00007 Вн 1 8Т01011 94 10 41 Н22. АТПрбООН 147 Щ 6946 .Йрльник 05.д:3;2003 Станок АТПр800Н
00003 Вн 18Т0101194 15 41 907230 АТПрООЯН 147 90 3210 Мельник 05.Я3.2003| .;: Код 147
00003 Ен 18тоюШе 5 41 412506 да АТПрбООН 147 65 3134 :Мельник 05.0.3;2003 Тмашинное 79|
00010 Вн 1 ОТ0102032-01 7 41 412634 ШЁ: АТПрООЯН 147 240 "7900 Мельнйк|05.Я3.2003| / ШШйЯЁ гятй
00011 Ен 1 8ТОТО2-031-О1 5 41 Ш$> ? нгг. АТПрбООН 147 160 ЩЦ Мельник 05.0.3;2003 Технолог' Мельник А:
00012 Вн 1 ОТ0102031-01 10 41 41263? ■да- АТПрООЯН 147 195 0004 Мвльнйк|05.Я3.2003|
ДатарйЬчет 05.Я?.'2Р03 4:56 16
00013 Ен 18Т0102035 10 41 414083 нй". АТПрбООН 147 40 £930 ;Мельник 05.092003
Изменил га
0001 А Вн «ЙЙЙШШ 11 41 ■да АТПрЗООН 147 82 39/7- Мвльник|С!5.В£ .
Дата г1ослвд 13,08:^04 10 54:15
00015 Ен 1 8ТОТОЙШ 10 41 412865 .да АТПрбООН 147 58 .£754
Версия щ
00016 Вн 1 ОТ0102035 5: 41 413433 ■да АТПрООЯН 147 45 -27 76: Мвльнйк|05.Я3.2003|
00017 Ен 18Т0102-034 5 41 НЩ АТПрбООН 147 Щ .£617 Мельник 05.0.3:2003 Акт
00016 Вн 1'8ТМ02[Й4 3- 41 Н2Й АТПрЗООН 147 $ 428 иельнйк|05.М . Примечания
00013 Ен 18Т0102-Ш 10 41 412883 Н22: АТПрбООН 147 65 ЗЗЭ1 Мельник|о7,:(1Э;2003
00020 Вн 1 ОТ010203-1 3+4 41 Н22 АТПрООЯН 147 53 1 07 2-' Ме л ь н ик|05.Д3.2 0 0Э| V
00021 Вн 18Т0102Щ 5 41 413.379 Н'Й": АТПрбООН 147 40 3531 гМе л ь н ик|я7.:ДЗ :2 0 0 3
00022 Вн 1 ОТ0102037-01 12 41 411 96б1 Н22-' АТПрООЯН 147 30 3104 МвльнйкЮТ03.200з| ,
00023 Ен 18Т010Ш7-01 20 41 412555 да АТПрбООН 147 20 1350 Мельник|Щ&2003
00024 Вн 1ВТ0105013 10 41 412344 Н22 АТПрООЯН 147 300 7632 рГельник]Й03.2003| V
00025 Вн 18Т010501 2-01 1 ! 41 412459 ИЩ АТПрбООН ! 47 184 , |;986 [Мвльник]о7.:(]"3:2003 .
ли Г
.Количество УП: |2443
I А
Рис. 22. Управляющие программы базы данных
кругу специалистов — технологам, мастерам, операторам станков с ЧПУ и т.д., без риска внесения несанкционированных изменений с их стороны;
- хранение совместно с УП всего комплекта технологической документации, связанной с процессом изготовления этой детали на станке с ЧПУ;
- учет объемов разработок УП и их использования на предприятии;
- обеспечение функций разграничения доступа к информации, хранящейся в БД и защиты от несанкционированного доступа;
- обеспечение сохранности информации за счет использования базовых возможностей серверов баз данных (создание архивных копий);
- реализация относительно простых процедур передачи необходимых объемов УП совместно с сопроводительной документацией другим предприятиям в рамках производственной кооперации.
На рис. 23 приведена схема DNC сети одного из цехов предприятия. Данная схема обеспечивает максимально возможную независимость работоспособности сети DNC от общей сети предприятия. При возможной потере работоспособности сетевых соединений, реализованных с использованием протоколов TCP/IP, базы данных в цехе будут содержать информацию, актуальную на момент отказа сети. Связь между серверами БДУП, рас-
положенными в цехе и обрабатывающим оборудованием будет сохранена за счет соединений, реализованных с использованием протоколов DNC и рассчитанных на работу в условиях промышленных помех. Производство может функционировать в течение времени, достаточного для устранения отказа сети. Таким образом, повышается "живучесть" производства и уменьшается степень его зависимости от работоспособности общей сети предприятия. Кроме того, при выбранной схеме расположения серверов БДУП и взаимодействия их с DNC-Server, время передачи УП на обрабатывающее оборудование не зависит от напряженности трафика общей сети предприятия.
Перспективы дальнейших исследований.
При производстве моноколёс на основе проведенных исследований и полученных результатов сделан вывод, что выбранное направление с учётом тенденции развития обработки сложнопрофиль-ных деталей ГТД высокоскоростным фрезерованием является перспективным и требует дальнейшего развития.
Список литературы
1. Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М. ,Жеманюк П.Д. и др. Технологическое обеспечение эксп-
луатационных характеристик деталей ГТД. Лопатки компрессора и вентилятора., часть 1. Монография. г. Запорожье, изд. ОАО "Мотор-Сич", 2003г. - 396 с.
2. Богуслаев А.В., Качан А.Я., Карась В.П. Высокоскоростное финишное фрезерование лопаток моноколес // Вестник двигателестроения, 2002 г., - № 1. - С. 110-111.
3. Жеманюк П.Д., Мозговой В.Ф. Качан А.Я., Карась В.П. Формообразование сложнопрофиль-ных поверхностей моноколес высокоскоростным фрезерованием // Газотурбинные технологии, 2003 г. - №5 (26). - С. 18-21.
Рис. 23. Схема йЫС сети одного из цехов предприятия
Поступила в редакцию 23.02.2006 г
Анотаця: Розглянут'1 активно впроваджен1 на "Мотор Сич"нов1тн1 технологи обробки осьових моноколес з застосуванням високошвидксного фрезерування. Особа увага при-д лена ¡нструментальн1й п1дготовц1 виробниитва. Розглянут '1 програмн i засоби п ¡дготовки та контролю керуючих програм для 5-ти координатних верстатiв при високошвид-ксно-му фрезеруванн i лопаток моноколес. Розглянут i концепцн впровадженоï на виробниитвi DNC- мережi.
Abstract: The progressive ways newest technologies introduced on "Motor Сич" inprocessing axial monowheels with application of high-speed milling are considered. The special attention is given to tool preparation of manufacture. The progressive ways the software of preparation and control of programs for 5D equipment of coordinate machine are considered at high-speed milling blades of monowheels. The progressive concepts of the DNC-network, introduced at the enterprise are considered.
