CC BY
25
УДК 621.002
Сквозное автоматизированное проектирование и изготовление деталей для горной техники и оборудования
М.А. Перепелкин, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Норильский государственный индустриальный институт» С.В. Перепелкина, бакалавр по направлению подготовки «Наземные транспортно-технологические комплексы»
Рассмотренная в статье технология обучения воплощается на кафедре «Технологические машины и оборудование» Норильского государственного индустриального института в лаборатории «Технологии машиностроения», что позволяет студентам не только изучать основы технологии машиностроения, но и применять свои знания на практике. Разработчик и поставщик учебного оборудования — компания «Дидактические системы» (www.disys.ru).
На современном этапе машиностроительного и машиноремонтного производств дальнейшее повышение качества изготовления и ремонта строительных и дорожных машин имеет большое технико-экономическое и хозяйственное значение. От этих факторов в значительной степени зависит экономическая эффективность эксплуатации техники в горнодобывающем и строительном сегментах экономики [1].
В настоящее время в машиностроении для некоторых точных изделий требуются детали, изготавливаемые с допусками в несколько микрометров или даже десятых долей микрометра [2]. Серийное и мелкосерийное производства, выпускающие до 75-80% общей продукции машиностроения, характеризуются большими затратами рабочего времени на выполнение вспомогательных операций. В общей структуре нормы времени на выполнение технологической операции в общем машиностроении основное технологическое время составляет всего 20-30%, 70-80% затрат времени падает на вспомогательное время.
Основное направление сокращения затрат вспомогательного времени - автоматизация производственных процессов.
Главным направлением автоматизации процессов механической обработки заготовок мелкосерийного и серийного машиностроения является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ) (ГОСТ 20523-80 определяет под числовым программным управлением обработку заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные приведены в цифровой форме). Управляющая программа станков с ЧПУ представляет собой совокупность команд на языке программирования, соответствующих заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной детали.
Станки с ЧПУ представляют собой полуавтоматы или автоматы, все подвижные органы которых совершают рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной программе [2]. Применение станков с ЧПУ рентабельно даже при обработке малых партий изделий, а в некоторых случаях даже единичных заготовок, особенно при высокой сложности их конструкции.
В настоящее время в парках машин увеличивается доля используемой горной, строительной и дорожной техники и оборудования зарубежных фирм. К примеру, на территории Норильского промышленного района широко используется техника фирмы Caterpillar, а также щековые дробилки Nordberg фирмы Metso. Данная техника и оборудование обладает высокими показателями надёжности и долговечности, технико-экономичесими показателями эксплуатации. Однако, несмотря на высокие качественные показатели, все машины требуют регулярного технического обслуживания и ремонта. Как известно, детали зарубежного производства (в особенности немецкого) характеризуются не только высоким качеством, но и высокой стоимостью. К тому же заказ новой детали и ожидание её доставки занимают значительное время, в течение которого техника или оборудование простаивает, а предприятие теряет прибыль.
Главной особенностью техники иностранного производства (Германия, Франция, Италия, Швеция, Финляндия) является использование сложных по конструкции нестандартных деталей. Не каждый токарь или фрезеровщик ремонтно-механической мастерской предприятия возьмётся за изготовление какой-либо сложной нестандартной детали. Даже имея значительный опыт работы, он не справится с этой задачей, ввиду отсутствия у него всех необходимых технических средств и оборудования, а главное, знаний технологии изготовления подобных сложных по конструкции деталей (к примеру, изготовление шнекового вала с уменьшающимся строго с заданным шагом витков от начала шнека к его
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Норильский государственный индустриальный институт» (НГИИ) - единственный на Таймыре и самый северный в России государственный вуз. Основан в 1961 г. с целью подготовки инженерно-технических кадров для горно-металлургического комбината им. А.П. Завенягина.
Подготовка специалистов осуществляется по 8 направлениям (18 специальностям) высшего профессионального образования, 8 специальностям среднего профессионального образования, 7 программам послевузовского образования (аспирантура); 11 программам профессиональной переподготовки и 14 программам повышения квалификации в системе дополнительного образования и довузовской подготовке абитуриентов (подготовительные курсы различной продолжительности). Студенты очной формы обучения института закрепляют свои теоретические знания в период прохождения инженерно-производственных практик на предприятиях Группы «Норильский никель».
Сегодня Институт - центр образования, культуры и науки как самого Норильска, так и всего Норильского промышленного района.
94 | «Горная Промышленность» №3 (133) / 2017
концу). Изготовить подобные сложные по конструкции детали можно только на самых современных станках с ЧПУ.
Основной составляющей работы современных станков с ЧПУ является система ADEM (Automated Design Engineering Manufacturing), которая представляет собой интегрированную систему сквозного проектирования для конструктор-ско-технологической подготовки производства (КТПП) и решает широкий спектр задач от формирования облика изделия до подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Система ADEM включает три модуля: CAD, CAM и CAPP. Модуль CAD позволяет выпускать конструкторскую документацию, производить трёхмерное твердотельное и поверхностное моделирование, а также работу со сканированными чертежами. Модуль CAM позволяет проводить подготовку управляющих программ для фрезерной, токарной и прочих видов обработки. Модуль CAPP предназначен для проектирования техпроцессов и подготовки технической документации.
Принцип работы фрезерных станков, работающих в комплексе с системой ADEM, включает разработку чертежа детали и дальнейшее составление управляющей программы. Чертеж разрабатывается непосредственно в модуле CAD. Далее в модуле САМ по чертежу детали задаются режимы обработки заготовки: место и глубина обработки; подвод и отвод фрезы в зону обработки; выбор диаметра фрезы и установка длины её режущей части; частота вращения фрезы и основная подача (мм/мин), а при многопроходной обработке еще и количество проходов.
После установки режимов обработки заготовки автоматически формируется управляющая программа, по которой будет работать фрезерный станок. Проверить правильность заданных режимов обработки и выбранного инструмента, а также заранее увидеть ожидаемый результат можно при помощи предусмотренного в модуле CAM объёмного 3D моделирования.
Управление станком осуществляется посредством программного обеспечения Mach3 CNC, в которую и загружается управляющая программа (рис. 1). Оператору станка с ЧПУ остаётся лишь установить заготовку на станок и запустить в действие управляющую программу.
Одним из важных моментов проектирования детали в модуле CAD является установка чертежа заготовки в начало системы координат, т.к. в дальнейшем после установки заготовки в тиски фрезерного станка необходимо будет вручную указать ему начало системы координат детали (т.е. от какой точки начала отсчета он будет работать по заданной программе).
Рис. 2 Работа фрезерного станка с ЧПУ по текстолиту
Рис. 1 Диалоговое окно ПО Mach3 CNC (русская версия)
Рис. 3 Общий вид готовых изделий из текстолита
На рис. 2 представлена работа фрезерного станка с ЧПУ по текстолиту, а на рис. 3 общий вид готовых изделий (в особенности точность и качество их изготовления).
Работа фрезерного станка с ЧПУ представляется наиболее интересной с точки зрения изготовления нестандартных деталей (см. рис. 2 и 3).
В заключение следует подчеркнуть, что повсеместное применение технологий изготовления деталей на станках с ЧПУ в практике обслуживания и ремонта горной техники и оборудования способно значительно повысить производительность труда и уменьшить общие простои техники и технологического оборудования. Все необходимые нестандартные детали можно будет изготавливать непосредственно в ре-монтно-механических мастерских автотранспортных предприятий в предельно сжатые сроки, что повлияет на повышение экономической эффективности их работы.
Вторая немаловажная сторона вопроса - это повышение уровня технической грамотности выпускников вузов нашей страны. Выпускник технического вуза, обладающий знаниями и навыками работы с системой ADEM, на рынке труда несомненно будет вне конкуренции. По существу, это только начало пути развития молодых специалистов в области современного машиностроения. Полученные знания и опыт в данной области позволят им успешно освоить более сложное роботизированное оборудование ведущих мировых производителей.
Информационные источники_
1. Воробьев Л.Н. Технология машиностроения и ремонт машин [Текст]: учеб. для вузов. - М.: Высшая школа, 1981. - 344 с.
2. Маталин А.А. Технология машиностроения [Текст]: учеб. для вузов. - Л.: Машиностроение, 1985. - 512 с.
«Горная Промышленность» №3 (133) / 2017 | 95
