ЗАО «ЗМИ» и НПЦ «Лазеры и аппаратуры ТМ» изготовили уникальную лазерную установку

Изготовление авиационного двигателя требует наивысшей точности к каждой детали. Ведь от качества исполнения абсолютно любого элемента авиационного газотурбинного двигателя напрямую зависит безопасность полетов. Почти все процессы авиационной промышленности по максимуму автоматизированы, но до сих пор существуют такие работы, автоматизация которых либо невозможна, либо экономически нецелесообразна.

Доводка и очищение керамических литьевых стержней для изготовления турбинных лопаток одна из важнейших операций всего процесса создания газотурбинного двигателя. От точности этих работ зависят не только динамические характеристики двигателя, но и его долговечность, а главное, безопасность. Эта работа, как в России, так и за рубежом на большинстве предприятий до сих пор производится вручную. Трудности автоматизации процесса доводки литьевых стержней основаны, прежде всего, на сложных криволинейных формах самой заготовки. Обрабатывать литьевые стрежни требуется в трех плоскостях. Размеры зазоров и технологических отверстий в стержнях доходят до 0,3 мм. Фрезерная обработка подобных деталей становиться практически невозможной.

Федеральное государственное унитарное предприятие ММПП «САЛЮТ» разработало уникальную технологию доводки литьевых стержней для газотурбинных двигателей с помощью лазера. Лазерные установки уже давно используются в авиастроительной промышленности, например при сварочных работах или при резке деталей. А при доводке литьевых стержней для последующего изготовления газотурбинных лопаток, лазер, как инструмент был предложен впервые. Для воплощения в жизнь этой технологии требовалось разработать и создать с нуля новую промышленную установку. Для поиска компании, которая могла бы взяться за разработку подобного станка ММП «САЛЮТ» организовал закрытый конкурс, для участия в котором были приглашены ведущие станкостроительные предприятия России. Конкурсной комиссией был приглашен для участия и завод мехатронных изделий (ЗАО «ЗМИ»).

По результатам конкурса для разработки и создания промышленной установки по доводке литьевых стержней заказчиком было выбрано две компании. НПЦ «Лазеры и аппаратуры ТМ», специалисты которой должны были разработать лазер для станка и компания ЗАО «ЗМИ», которая должна разработать и собрать всю установку. Инженеры завода не только смогли предложить интересное и экономически выгодное решение, но и взялись выполнить заказ в весьма сжатые сроки. От подписания договора и утверждения проекта, до планового тестирования уже готового станка по условиям Заказчика должно было пройти не более 10 месяцев.

Первый этап работ включал в себя разработку общей концепции требуемой установки. На основании предварительного технического задания был разработан и утвержден проект создания станка: подготовлены чертежи, разработан дизайн. Учитывая то, что сроки по ТЗ были достаточно сжатые, многие работы приходилось делать параллельно. Например, одновременно с разработкой дизайна кабинета станка, отделом автоматизации ЗАО «ЗМИ» разрабатывалась система управления станком, которая включала в себя приводы, электроавтоматику и ЧПУ. Была спроектирована станина станка, на которую впоследствии устанавливался лазер, перемещающийся по оси Y. Будущий станок по проекту инженеров и конструкторов ЗАО «ЗМИ», должен представлять собой 5-координатную, прецизионную промышленную установку. За управление должна отвечать мощная и современная система ЧПУ. Специально для станка была разработана уникальная система линейных осей, был изготовлен кабинет станка.

Отдельным этапом велись работы по разработке и изготовлению двухкоординатной прецизионной головы станка. За основу управления двухкоординатной поворотной головы был взят двигатель прямого привода (без редукторов), что позволило исключить люфт и увеличить точность угловых координат до 1 секунды.

Система ЧПУ для станка выбиралась с требованием выполнения большого количества логических операций. Например, луч лазера должен всегда находиться перпендикулярно к обрабатываемой поверхности (и это, учитывая сложную криволинейную поверхность заготовки). Мощный процессор и специализированное программное обеспечение ЧПУ американской компании Deltatau наилучшим образом подходили под требования технического задания.

Все этапы работ по проектированию и монтажу установки выполнялись в соответствии с утвержденными сроками. Многие этапы удалось выполнить даже досрочно. Не подвели партнеры: например, лазер, изготовленный НПЦ «Лазеры и аппаратуры ТМ», был готов на три недели раньше, чем требовал проект.

Общий вес готовой установки составил 2 тонны. После изготовления станка отделом технического контроля ЗАО «ЗМИ» с помощью специализированного лазерного оборудования была произведена юстировка, настройка геометрии и точности станка. После получения положительных результатов настройки, были проведены испытания станка. 

Уже первые испытания показали, что станок не только удовлетворяет требованиям технического задания, но и превосходит их. А по некоторым показателям превосходство оказалось даже многократным. Лишь по предварительным расчетам использование разработанного и созданного на заводе мехатронных изделий станка увеличивает производительность доводки литьевых стержней более чем на 70 %. Станок был протестирован, испытан и сдан заказчику уже через 9 месяц после начала работ. Сроки проекта были четко соблюдены. 

Реализация этого проекта уникальна еще и тем, чтоб аналогов подобных разработок в России нет. За рубежом возможностями по созданию подобной установки располагают такие промышленные державы, как США и Германия. Но стоимость подобного станка произведенного в этих странах была бы в 2-3 раза дороже, чем отечественная разработка Российского предприятия ЗАО «ЗМИ».

Владимир Красуцкий 
Руководитель отдела маркетинга и рекламы