Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Магистрант Свитковская Н.О.

Ижевский Государственный Технический Университет имени Михаила Тимофеевича Калашникова, Россия

Определение инновационности высокотехнологичного автоматизированного оборудования

Инновация (нововведение) – это конечный результат инновационной деятельности, воплощенный в виде новой или усовершенствованной продукции либо нового или усовершенствованного технологического процесса, предназначенный для использования с целью получения прибыли путем удовлетворения потребностей или достижения иного полезного эффекта. [1]

Основная тенденция инноваций в станкостроении – смещение технологических показателей в направлении более высокой степени точности за счет создания новых прогрессивных средств технологического оснащения, синтеза существующих и создание новых методов обработки, создания новых материалов, разработки новых принципов организации технологического процесса. [2]

Инновационность высокотехнологичного автоматизированного оборудования (ВАО) предлагается определять посредством измерения максимального улучшения одной из существующих либо добавления новых технических и потребительских характеристик оборудования.

Под улучшением показателей качества понимается изменение данных показателей в связи с существенными либо весьма существенными улучшениями технических и потребительских показателей качества оборудования.

Для оценки инновационности ВАО предлагаются следующие показатели:

· Количество применяемых инноваций;

· Процентное изменение численного значения показателей качества оборудования.

В качестве примера определения инновационности высокотехнологичного автоматизированного оборудования рассмотрим инновационные решения, примененные в вертикальном обрабатывающем центре модели NV4000 DCG фирмы Mori Seiki (Япония). Для сравнения возьмем аналогичный по назначению вертикальный обрабатывающий центр модели MV junior фирмы Mori Seiki, выпускавшийся в 90-х годах прошлого века до появления новой модели.

В конструкции станка модели NV4000 DCG используются три инновации:

1. DCG (Привод через центр тяжести).

Данная технология обеспечивает следующие преимущества:

· Ограничение вибрации;

· отличные эксплуатационные характеристики при ускорении;

· улучшение качества обработанной поверхности;

· уменьшение некруглости.

Из вышесказанного следует, что применение данной инновации обеспечивает по сравнению с предыдущей моделью существенное повышение следующих показателей качества оборудования:

· Производительность;

· точность обработки;

· качество обработанной поверхности.

2. Второе инновационное решение, использованное в станке модели NV4000 DCG – это конструкция привода поворота манипулятора устройства автоматической смены инструмента. В результате применения данной инновации чистое время смены инструмента сократилось от 2,4 секунд до 1 секунды, а время смены инструмента «от реза до реза» от 4,5 до 2,8 секунд. [3]

Эта инновация напрямую влияет на производительность за счет существенного сокращения времени при автоматической смене инструмента.

3. Третье инновационное решение – применение системы управления (системы ЧПУ) модели MAPPS IV (разработка фирмы Mori Seiki).

В сравнении с ранее применяемой системой ЧПУ новая модель MAPPS IV обеспечивает следующие инновационные преимущества:

· Удобства и простота использования;

· передовое аппаратное обеспечение;

· функции многоосевой механической обработки;

· более быстрое создание программ;

· более легкая установка;

· простота обслуживания;

· большая производительность;

· обслуживание клиента на высоком уровне через Internet (в том числе с использованием мобильной связи для диагностики состояния оборудования).

Вышеуказанная инновация обеспечивает существенное улучшение следующих показателей качества:

· Уровень автоматизации;

· производительность;

· точность.

В таблице 1 приведен пример оценки инновационности (расчета улучшения характеристик) ВАО NV4000 DCG, в котором используется 3 инновационных решения, по сравнению с MV junior .

Таблица 1

Оценка инновационности станка NV4000 DCG фирмы Mori Seiki

Показатели качества	Ед. изм.	Модель 1	Модель 2	D	%	Улучшение, %
		MV junior	NV4000 DCG
Производительность						80%
3.1. Мощность привода главного движения	кВт	3,7	11	7,3	197%	197%
3.2. Пределы скоростных быстрых (установочных) перемещений стола, ползуна, суппорта, шпинделя и др.	Мм/мин	15	42	27	180%	180%
3.3. Количество одновременно управляемых осей координат	шт	3	3	0	0%	0%
3.4. Время автоматической смены инструмента (среднее)	с	2,4	1	-1,4	-58%	58%
3.5. Время автоматической смены инструмента, «от реза до реза» (среднее)	с	4,5	2,8	-1,7	-38%	38%
3.6. Коэффициент повышения производительности относительно сравниваемой модели	с	1354	810	-544	-40%	40%
3.7. Производительность при резании (максимальный объем материала, снимаемого с заготовки в единицу времени)	Мл/мин	269	140	-129	-48%	48%
Точность						60%
4.1. Класс точности станка		Н	П	+1
4.2. Показатели точности и шероховатости обработки (в партии) образцов изделий	мкм				50%	50%
4.3. Дискретность задания перемещений	Мкм	10	1	-9	-90%	90%
4.4. Точность позиционирования	Мкм	0,01	0,005	-0,005	-50%	50%
4.5. Повторяемость точности позиционирования	Мкм	0,005	0,0025	-0,0025	-50%	50%

На основании сравнения двух моделей станков фирмы Mori Seiki : MV junior и NV4000 DCG можно сделать вывод, что применение инновационных решений в станке NV4000 DCG обеспечивает улучшение показателя производительности станка в среднем на 80 %, а показателя точности в среднем на 60 %. Необходимо особо отметить, что инновация DCG (Привод через центр тяжести) несмотря на 6-летний срок ее существования, аналогов в мировом станкостроении на сегодняшний день не имеет.

Литература:

1. Селиванов С.Г., Гузаиров М.Б., Кутин А.А. Инноватика – М.: Машиностроение, 2008. – 721 с.

2. Маслов Р.А. «Высокие технологии в машиностроении». – ИТО Новости № 11, 2007. – 11 с.

3. Каталог фирмы MORI SEIKI. Вертикальный обрабатывающий центр модели NV 4000 DCG, 2008 г. – 35 с.

4. Каталог фирмы MORI SEIKI. Вертикальный обрабатывающий центр модели MV junior, 1996 г. – 15 с.