Александр Москвитин, генеральный директор,
ООО «СКИФ-М», г. Белгород, Россия
Основная задача, которую ставит перед собой хорошо известное предприятие «СКИФ-М», — создание уникального инструмента и покрытий, позволяющих справиться практически с любыми задачами, возникающими при обработке деталей летательных аппаратов из титановых сплавов.
Наше предприятие было создано в 1993 году на основе научной лаборатории и участка специальных конструкций Белгородского завода фрез — эти подразделения во времена СССР были созданы для разработки и производства специального инструмента для нужд оборонных отраслей промышленности — и получило название: «СКИФ-М» — «СБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИНСТРУМЕНТА, ФРЕЗЫ МОСКВИТИНА».
С момента основания нашим приоритетным направлением является создание инструмента для обработки деталей авиационно-космического назначения. Сегодня для этой отрасли мы поставляем более 50% выпускаемой продукции. Причем 24% из них идет на экспорт. Для обработки металлов и сплавов авиационного назначения «СКИФ-М» производит более 600 типоразмеров торцевых, концевых и торцово-цилиндрических фрез диаметром от 6 до 800 мм со сменными твердосплавными пластинами. Около 30% из них составляет инструмент для обработки титана. Это вращающийся инструмент — 40% и твердосплавные пластины — 60%.
Высокая производительность инструмента «СКИФ-М» при фрезеровании труднообрабатываемых материалов обусловлена не только специально разрабатываемой геометрией режущей части инструмента. Огромную роль в этом играют наноструктурные композитные покрытия, защищенные патентами Российской Федерации.
Использование инновационных покрытий — одно из наиболее серьезных наших конкурентных преимуществ. Хорошо известно, что в современном технологическом мире именно применение износостойких покрытий дает большой прирост производительности труда и снижения общих затрат на изготовление конкретной детали.
Переходя непосредственно к методам обработки титановых сплавов, для начала хотелось бы сказать, что свыше 40% мирового производства титана используется в авиационно-космической промышленности. На создание одного современного пассажирского самолета типа Boeing 787, Airbus A380 требуется до 9 тонн этого металла, для военного истребителя — 7,7 тонны, а среднего вертолета — до 2,5 тонн.
Во всем мире наиболее распространены сплавы Ti6Al4V (ВТ6), Ti10V2Fe3Al (Ti 10.2.3) и Ti5Al5V5Mo3Cr (Ti 5.5.5.3 или BT22.1), которые используются в конструкциях практически всех современных самолетов.
При этом доля титана постоянно возрастает. В Boeing 737 и аэробусе А-320, созданных в середине 80-х годов минувшего века, она составляла 4%, а у их ровесника, военного F-117, — немногим более 10%. А сегодня самый большой в мире пассажирский самолет А?380 — уже на 9% состоит из титана, перспективный А-350 — на уровне 14–15%, а в военном истребителе пятого поколения F?22 почти 40% компонентов выполнено из высокопрочных титановых сплавов.
Технология обработки этого металла очень специфична. Большинство деталей авиационно-космического назначения отличаются наличием многочисленных карманов и тонких стенок. Соответственно коэффициент использования материала очень низок и существенно зависит от способа получения заготовки.
Для типового техпроцесса соотношение массы «заготовка/готовая деталь» примерно следующее: плита — 30:1; штамповка — 9:1 (Р.15), то есть мы видим, что в ходе обработки в стружку может уходить до 90% металла.
Черновая обработка элементов силового каркаса самолета занимает от 30 до 60% общего времени. Здесь наибольшее применение находят фрезы со сменными твердосплавными пластинами диаметром более 25 мм, а также цельные твердосплавные фрезы меньшего диаметра.
В ходе обработки карманов и чернового контурного фрезерования наивысшая производительность достигается концевыми торцово-цилиндрическими фрезами со сменными твердосплавными пластинами диаметром от 30 до 80 мм. Основным условием их использования является отсутствие ограничений со стороны станка, приспособлений и детали.
При черновой обработке фрезами диаметром 25 мм и менее (включая фрезы диаметром 16 мм) требуется сравнительный анализ между фрезами с пластинами или монолитными, проводимый с точки зрения достигаемого экономического эффекта.
Одним из основных ограничений при обработке деталей из титановых сплавов является вылет инструмента.
Эффективность применения концевых торцово-цилиндрических фрез по этому признаку ограничивается:
Фрезерование пазов и обработка карманов при ширине резания D и вылете инструмента от 3D до 11D (D = 16–80 мм) наиболее эффективно фрезами для больших подач, имеющих главный угол в плане не более 15 градусов.
При фрезеровании плоскостей торцовыми фрезами наивысшая стойкость гарантируется при ширине фрезерования соответствующей 0,6D фрезы. Особенно важно применение обильного охлаждения. Наибольший эффект приносит внутренняя подача СОЖ в зону резания через шпиндель и корпус фрез под давлением 70–110 бар.
