Введение. Выход отечественных машиностроительных предприятий на высокий уровень производства неразрывно связан с сокращением времени на изготовление изделий

Выход отечественных машиностроительных предприятий на высокий уровень производства неразрывно связан с сокращением времени на изготовление изделий, уменьшением затрат трудовых и материальных ресурсов. Ускорение производственного цикла связано с комплексным внедрением информационных технологий, охватывающих все стадии проектирования и производства продукта, использованием современного оборудования, производительного инструмента и др. К примеру, в XX веке процесс проектирования и запуск серийного производства авиационного двигателя занимал 7 – 10 лет, сейчас авиационные предприятия должны осуществлять выпуск конструкторской документации на новое изделие и подготовку производства за 3 – 5 лет.

Типичными деталями, обрабатываемыми в авиационной промышленности, являются лопатки, крыльчатки, моноколеса, различные корпусные детали и др. Сложная геометрическая форма, большое количество разнообразных пространственных конструкционных элементов, низкий коэффициент обрабатываемости материала этих деталей, и, наконец, их высокая стоимость ещё в недавнем прошлом вынуждали производителей затрачивать значительное количество ручного труда и, соответственно, времени на их изготовление.

Высокая стоимость оборудования предъявляет жёсткие требования к организации производства, наиболее выгодными являются режимы максимальной производительности, которые способно обеспечить используемое оборудование и выдержать режущий инструмент. Существенные ограничения на производительность обработки накладывает наличие тонких стенок обрабатываемых конструкций. Увеличение режимов резания при традиционной технологии приводит к увеличению сил резания и деформации детали.

Использование в качестве конструкционных материалов труднообрабатываемых жаропрочных сплавов на никелевой основе, титана, нитинола (Ti_{45, 6}Ni_{54, 4}) и др. существенно снижает производительность обработки резанием и сокращает стойкость дорогостоящего инструмента. Обработка стальных закаленных матриц твердостью 60 – 70 HRC_э также является сложной технологической задачей. Эти и другие проблемы современного производства затрудняют быструю подготовку производства, увеличивают затраты, снижают конкурентоспособность продукции.

Высокоскоростная обработка резанием (ВСО, англ. HSC, High Speed Cutting) является перспективным направлением повышения механической обработки конструкционных и труднообрабатываемых материалов и важным экономическим рычагом снижения её себестоимости. Однако повсеместное внедрение высокоскоростной обработки встречает на своем пути ряд трудностей. Внедрение высокоскоростной обработки требует существенных затрат на приобретение дорогостоящего оборудования, инструмента и оснастки. Проведение исследований и постановка опытов в области высокоскоростной обработки связано с риском повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования.

Применение высокоскоростной обработки требует значительных финансовых вложений в производство, а также наличие высокоразвитой производственной системы в связи с необходимостью использования специального оборудования и специальной технологической оснастки и инструмента, которые в ряде случаев составляют до 40 % от стоимости самого станка.

Однако внедрение высокоскоростной обработки для крупногабаритных деталей, для деталей со сложным профилем, из труднообрабатываемого сплава или из закаленной стали позволит повысить минимум в два раза производительность снятия материала, что позволит существенно снизить затраты на механическую обработку детали. Оптимальные параметры качества поверхностного слоя детали и шероховатость обработанной поверхности Ra < 0, 8 мкм позволит значительно сократить или полностью исключить отделочные и доводочные операции. Существенный рост производительности может быть достигнут при обработке крупногабаритных деталей. Классическая технология предполагает изготовление отдельных элементов таких деталей с последующей сборкой. Применение высокоскоростной обработки позволяет обработать подобные детали целиком. Отказ от сборки существенно сокращает стоимость и полное время изготовления детали. К примеру, арка грузового отсека одного из самолетов фирмы Боинг ранее состояла из 20 компонентов. Монолитная конструкция весит на 80 % меньше. Высокоскоростная обработка пресс-форм из закаленных сталей обеспечивает высокое качество поверхности, соизмеримое с электроэрозионной обработкой, которая может быть полностью исключена из технологического процесса.