Мировой рынок КИМ: лидеры и новые игроки
Статистика внедрения измерительных систем
Двадцатый век по праву можно назвать эрой координатно-измерительных машин. Именно тогда эти устройства стали массово внедряться в промышленность как наиболее прогрессивный метод контроля качества. К началу 2000-х годов в мире насчитывалось порядка 300 000 Ким.
Цифры впечатляют: одна треть всех машин работала в США, еще треть распределялась между Германией, Великобританией и Японией. Получается, что эти четыре страны контролировали две трети мирового парка измерительного оборудования. Неудивительно, что именно они удерживали лидерство в машиностроении.
Но мир не стоит на месте. Бурное промышленное развитие Китая, Южной Кореи, Индии сопровождалось активным внедрением КИМ. Взять ту же Бразилию — только для одного завода закупили сразу 150 координатных машин. Китай пошел еще дальше и приобрел лицензию на производство измерительных машин самостоятельно.
Рис. 1. Современные КИМ обеспечивают высокую точность измерений
Ограничения традиционных координатных машин
Декартова система как узкое место
Все выпускаемые КИМ работают на основе декартовой системы координат. Это фундаментальный принцип. Но именно он стал тем самым узким местом, которое тормозит создание принципиально новых измерительных машин.
Задумайтесь: почему мы должны ограничиваться только тремя осями? Ведь реальные детали имеют сложную геометрию, внутренние полости, наклонные отверстия. Традиционные машины с их прямолинейными перемещениями просто не справляются с такими задачами эффективно.
Российская разработка: 6-осевые КИМ Лапик
История создания прорывной технологии
Четверть века назад группа российских конструкторов решила пойти другим путем. Они начали работу над созданием принципиально новых измерительных машин с платформой, имеющей шесть степеней свободы.
Представьте: платформа перемещается не по трем осям, а в любом направлении пространства. Приводы со следящей системой (лазерными интерферометрами) обеспечивают точное позиционирование. Это было настоящим прорывом.
С 1992 года ООО «Лапик» начал выпуск промышленных образцов 6-осевых КИМ. При создании машин использовался целый ряд «ноу-хау». Уникальность технических решений подтверждена двадцатью патентами.
Интересный факт: позже на Западе такое оборудование назвали машинами с параллельной кинематикой. Хотя российские инженеры разработали их раньше.
Параллельная кинематика: преимущества технологии
Полное шестиосевое управление щупом
Главное преимущество таких КИМ — полное шестиосевое управление щупом. Что это дает на практике?
Во-первых, машины способны контролировать ранее недоступные поверхности деталей. Внутренние полости, узкие криволинейные каналы, наклонные отверстия — все это теперь под силу измерительной системе.
Во-вторых, производительность измерений возрастает в 25 раз по сравнению с традиционными КИМ. Это не опечатка — в двадцать пять раз!
Система самокалибровки
В конструкции машины заложен существенный резерв — система «самокалибровки». С ее помощью оператор самостоятельно устраняет погрешности, возникающие в машине вследствие износа узлов и деталей.
Таким образом достигается устойчивое функционирование оборудования в течение всего срока эксплуатации — 15 лет и более. Это серьезный показатель надежности.
Рис. 2. 6-осевая КИМ с параллельной кинематикой производства Лапик
Уникальные технические решения и точность измерений
Отказ от изнашиваемых элементов
В конструкции отсутствуют прямолинейные изнашиваемые направляющие и воздушные подшипники. Именно эти элементы наиболее сложны в изготовлении и уязвимы в эксплуатации.
Вместо них используются «сферические шарниры». Технология применения таких шарниров позволяет достигать точности менее 0,05 мкм. Это уровень, о котором традиционные машины могут только мечтать.
Компенсация внешних воздействий
Применена система прецизионной компенсации от внешних воздействий: температура, влажность, атмосферное давление. Система реагирует на естественные изменения окружающей среды и вносит поправки в результаты измерения.
Что это дает? Избавляет от необходимости создавать специальные термостабильные помещения. КИМ с постоянной стабильностью работает как в цехе, так и в лабораторных условиях.
В итоге все перечисленные конструктивные особенности позволяют легко входить в новые технологии.
Новые возможности контроля сложных поверхностей
Недоступное становится доступным
Только теперь стало возможным то, о чем раньше приходилось только мечтать:
- измерение внутренних полостей (когда размер входа в полость меньше ее внутренних размеров) узких криволинейных каналов и наклонных отверстий;
- измерение мелкоструктурных поверхностей специальными измерительными иглами (R0,020 мм);
- сканирование сложной формы с заданным углом контакта;
- контроль небольших изделий (или фрагментов больших) с погрешностью в 2–3 раза меньше паспортной.
Согласитесь, это открывает совершенно новые горизонты для контроля качества.
Практика применения
Более чем 15-летняя практика эксплуатации российского оборудования на оборонных предприятиях показала его эффективность. Машины внесены в Госреестр СИ и являются официальным средством измерения в соответствии со стандартами ISO.
Это не просто слова — это признание на государственном уровне.
Отставание России в оснащении КИМ
Парадокс российской промышленности
Но здесь кроется парадокс. Россия в значительной степени отстает в «КИМ-вооруженности» не только от ведущих индустриальных держав, но и от стран Дальневосточного региона (Китая, Южной Кореи) и других бурно развивающихся стран.
Почему так происходит? По-прежнему под техническим перевооружением машиностроения понимается главным образом модернизация и замена обрабатывающего оборудования.
Но это ведет Россию к увеличению разрыва между технической оснащенностью и реализацией современных технологий. Можно иметь самые современные станки, но без адекватного контроля качества вся эта мощь теряет смысл.
Задумайтесь: зачем производить детали с микронной точностью, если измерить эту точность нечем?
Гл. конструктор А.Г. Лаптев.
