ТЯЖЁЛЫЕ КРАМАТОРСКИЕ
Мощный топливно-энергетический, металлургический и машиностроительный комплекс Донбасса и соседних регионов определил необходимость большого объёма металлообработки: 1 мая 1937 года началась закладка завода тяжёлого станкостроения в Краматорске. В Великую Отечественную войну завод эвакуировали в города Новосибирск («Тяжстанкогидропресс») и Свердловск. После освобождения территории в сентябре 1943 года его заново восстановили. Как и для других заводов такого класса характерным является многономенклатурность и многооперационность выпускаемых станков с преобладанием специальных станков для определенных отраслей и определённых деталей.
На созданных КЗТС тяжёлых станках с ЧПУ повышенной точности можно изготовить самые крупные и ответственные детали сверхмощных турбин и генераторов, морских судов, прокатных станов и других машин.
¦ Воздушно-космический аппарат «Буран» стал не только принципиально новым летательным аппаратом, но и объединил весь накопленный опыт создания ракетно-космической и авиационной техники страны. Специальный краматорский станок модели КЖ 9907 выполнял обточку торцов, сборку секций обечаек и аргонно-дуговую сварку кольцевых швов топливного бака — важнейшего элемента третьего уровня транспортной космической системы. Диаметр обечаек достигал 9,45 метра, общая длина — 42 метра. Многоразовая система «Энергия-Буран» (рис. 1) позволяет выводить на орбиту практически любые целевые нагрузки массой более 100 тонн. При отлете к Луне — 32 т, к Марсу и Венере — 28 т. Для этих задач заводом создана гамма подобных станков на различные размеры топливных баков, например, специальный сварочный КЖ 9909 МФ3. Наибольший диаметр свариваемых изделий 4 500 мм, длина — 19 000 мм.
Рис. 1. Ракетно-космическая транспортная система «Энергия–Буран» при подготовке к старту.
¦ Производство железорудного сырья в мире достигло в 2012 году 3 млрд. тонн. Это стало возможным благодаря труду многопрофильных коллективов, технологиям, машинам и механизмам, например, таким как рудно-галечные мельницы. Барабаны для этих мельниц обрабатывают на специальном токарно-сверлильном станке с программным управлением модели КЖ 16110 Ф3 (рис. 2).
Рис. 2. Краматорский КЖ 16110 Ф3 с ЧПУ может обрабатывать корпус барабана рудно-галечной мельницы до 6,5 метров в диаметре.
Оборудование для обогащения полезных ископаемых требует особо исправной работы. Для этого КЖ 16110 Ф3 протачивает с высокой точностью наружные диаметры и торцы фланцев корпусов барабанов мельниц, шлифует и полирует шейки цапф под подшипник. Также станок предназначен для сверловки отверстий по образующей барабана и в осевом направлении с делительным вращением планшайбы. Объём такого барабана от 83 до 170 м3, мощность краматорской мельницы от 1600 до 3 150 кВт. Горное и обогатительное оборудование — одно из традиционных направлений Новокраматорского машиностроительного завода (НКМЗ), в цехах которого и работает КЖ 16110 Ф3. С 1932 года по 2012 год на НКМЗ изготовили 3027 мельниц всех типов.
Технические характеристики специального токарно-сверлильного станка КЖ 16110 Ф3
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм
Расстояние между центрами, мм
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг
Мощность главного электропривода, кВт
Габариты станка, мм:
– длина
– ширина
– высота
Вес станка, кг6 500
16 000
250 000
110
29 000
14 400
7 200
488 000
¦ Не менее значима работа специального тяжёлого токарного станка модели 1 А685.01 Ф2. Это предварительная и чистовая обработка с повышенной точностью крупных роторов турбин для тепловой и атомной энергетики и других деталей. На харьковском «Турбоатоме» на нем осуществляется производство деталей типа «вал» диаметром до 5 000 мм, длиной до 16 000 мм и с максимальной грузоподъемностью до 200 тонн (рис. 3).
Рис. 3. Ротор турбины электростанции харьковского «Турбоатома» (на фото справа внизу) прошел обработку на специальном станке 1 А685.01 Ф2 из Краматорска.
Технические характеристики специального тяжёлого токарного станка 1 А685.01 Ф2
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм
Наибольшее расстояние между кулаками передней
и задней бабки, мм
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг
Мощность главного привода, кВт
Габариты станка, мм:
– длина
– ширина
– высота
Вес станка, кг
Общее количество координат на станке
4 000 (5 000)
16 100
200 000
160
33 000
16 630
6 800
1 050 000
11
Кроме точения цилиндрических и конических поверхностей и обработки сложного профиля, на станке можно производить нарезку резьб, шлифование и полирование шеек небольшой длины. Особенности конструкции 1 А685.01 Ф2 — позиционная система числового программного управления и наличие двух отдельных станин: станины изделия, на котором расположены передняя и задняя бабки, люнеты, и другой станины суппортов, на которой расположены только суппорты с телескопической защитой направляющих. Это позволяет исключить влияние деформации станины под действием большого веса изделия на точность обработки и перемещения суппортов. Важно, что кулаки планшайб снабжены червячными редукторами, позволяющими многократно увеличить усилие, прилагаемое человеком для зажима изделия. Подобные выдающиеся станки y КЗТС заказывали для себя и электростанции для выполнения ремонта турбин на месте.
¦ Знаменитый «русский стандарт» магистральных газонефтепроводов рождается из листа шириной в пять метров. При этом максимальный диаметр получаемой прямошовной одношовной трубы достигает 1420 мм, толщина стенки — 42 мм, длина — до 18 м. Трубы «русского стандарта» применяются при сооружении самых сложных и масштабных систем магистральных трубопроводов, в том числе и в их подводной части.
Требуемый листовой прокат шириной до пяти метров производят на толстолистовых станах «5000» с помощью соответствующих вальцов и машины непрерывного литья заготовок для него, а также вспомогательного оборудования. Особо крупные цельнокованые вальцы или валки весом от 70 до 225 тонн быстро изнашиваются и деформируются. Для сохранения точной геометрии проката необходима их механическая обработка. Здесь и пригождаются краматорские специальные станки. Вальцешлифовальный станок модели КЖ 3404 предназначен для шлифования, а тяжёлый станок модели КЖ 16159 Ф3 (рис. 4) — для токарной обработки опорных валков весом до 250 000 кг для стана «5000». Это уникальное оборудование работает на заводах «Северстали», «ОМЗ-Спецсталь». Любопытный факт — отгрузка станка КЖ 16159 Ф3 производилась по железной дороге составом в 45 вагонов.
Рис. 4. Опорный валок листопрокатного стана 5000 весом до 250 тонн обрабатывает КЖ 16159 Ф3.
Технические характеристики специальных вальцешлифовального станка КЖ 3404 и тяжёлого токарного станка КЖ 16159 Ф3
Наибольший диаметр обработки, мм
Наибольшая длина обработки, мм
Наибольшая масса обрабатываемого
изделия, кг
Мощность главного электропривода, кВт
Габариты станка, мм:
– длина
– ширина
– высота
Вес станка, кг
КЖ 3404
2 520
12 000
250 000
75
25 000
3 500
3 200
300 000
КЖ 16159 Ф3
2 500
16 000
250 000
200
30 000
10 000
5 000
700 000
¦ Новая разработка ПАО «КЗТС» с рекордными характеристиками модели 1 К675 Ф3 с ЧПУ поставлена на ПАО «НКМЗ» в связи с постоянно возрастающими требованиями к качеству выпускаемой продукции заказчиков. Первый станок этой модели 1 К675.500 Ф3 изготовлен в 2011 году. Станок предназначен в первую очередь для обработки гигантских роторов турбин электростанций.
Благодаря оригинальной конструкции и международной кооперации, станок получил превосходные показатели точностных параметров, достигаемых на деталях: осевое биение уменьшено в три раза, радиальное биение уменьшено в четыре раза, точность обработки торцовой поверхности деталей увеличена в 2,3 раза, точность торцовой поверхности деталей увеличена в 1,5 раза. Решения, примененные в конструкции этой гаммы станков, позволили существенно повысить производительность обработки деталей и снизить трудоёмкость на величину до 30%.
Рис. 5. Обработка роторов паровых турбин электростанций на станке пятого поколения 1 К675 Ф3.
Технические характеристики современного тяжёлого токарного станка 1 К675 Ф3
Наибольший диаметр обработки, мм
Наибольшая длина обработки, мм
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг
Мощность главного электропривода, кВт
Габариты станка, мм:
– длина
– ширина
– высота
Вес станка, кг1 850
24 000
100 000
200
34 610
6 020
3 160
180 000
¦ Новейший тяжелый токарный станок модели 1 К670 Ф3 производит обработку самых сложных поверхностей — цилиндрических, конических и криволинейных, нарезание любых видов резьбы. Станок растачивает отверстия на глубину до 1 000 мм, ведёт торцевую обработку с постоянной скоростью резания. Предназначен для чистовой и черновой токарной обработки по программе изделий из стали, чугуна и других материалов. Оснащён современным суппортом с двумя ламельными боковыми резцедержателями. Станок 1 К670.18 Ф3–8000 (рис. 6) изготовлен «КЗТС» и поставлен на Алмалыкский горно-металлургический комбинат. В настоящий момент идёт монтаж и наладка станка. Задачи — обработка крупных деталей дробилок и другого горно-рудного оборудования.
Сегодня Краматорский завод тяжёлого станкостроения (ПАО «КЗТС») — один из крупнейших изготовителей тяжёлых станков пятого поколения на уровне лучших мировых брендов. Заводом выпущено более восьми тысяч тяжелых станков, которые работают в около одной тысячи городов мира.
Рис. 6. Новейшая модификация станка 1 К670.18 Ф3–8000 с ЧПУ — с отработанной эргономикой.
СТАНКИ-«КОРАБЛИ» ИЗ КОЛОМНЫ
«Наши прессы и станки не поставишь на конвейер, как автомобили. Скорее их можно сравнить с кораблями, потому что каждый делается индивидуально» — Рамзи Билик Манонович (один из бывших директоров коломенского ЗТС).
¦ Для новых задач машин судостроения, энергомашиностроения, тракторостроения, редукторостроения, металлургии, а также железнодорожного, горно-обогатительного и другого тяжелого оборудования требуются крупные зубчатые колёса и валы-шестерни все большего диаметра. Очередным рекордом для Завода тяжёлых станков в Коломне на этом направлении стал тяжёлый вертикальный зубофрезерный станок 5В348/12,5Ф2. Этот станок предназначен для нарезания зубчатых колес диаметром до 12 500 мм. Технические возможности серии предусматривают и бoльшие диаметры по запросам заказчика.
Возможность обработки зубчатых колес наибольшего диаметра методом обката обеспечивается применением большого делительного колеса и, соответственно, высокими передаточными отношениями на всех ступенях привода червячной связи, цепи, обката и подачи. Удобство обслуживания и наладки станков достигается за счёт применения мобильной площадки оператора с установленным на ней главным пультом управления, а также специального грузоподъёмного устройства для смены инструмента.
Рис. 7. На макете коломенского зубофрезерного станка серии 5В348 показано, как зубчатое колесо большого диаметра закреплено на планшайбе меньшего диаметра.
Технические характеристики вертикального
зубофрезерного станка 5В348/12,5Ф2
Наибольший диаметр обрабатываемых
цилиндрических зубчатых колёс, мм
Максимальная высота колеса, мм
Максимальный модуль колёс для обработки, мм
– червяной фрезой
– дисковой фрезой
– пальцевой фрезой
Пределы чисел нарезаемых зубьев
Наибольшая масса устанавливаемой заготовки
(с учётом массы закрепляющих элементов), кг
Мощность привода главного движения, кВт
Габариты станка, мм:
– длина
– ширина
– высота
– высота над уровнем пола
Масса станка, кг
12 500
2 300
40
50
50
66 .. 600
200 000
42,5
20 850
13 000
9 260
8 465
319 000
¦ По-прежнему одной из самых сложных операций считается изготовление зубчатых колёс. Завод тяжёлых станков в Коломне в лице ЗАО «Станкотех» («Группа СТАН») продолжает работать на острие передовых технических открытий. Среди современных разработок можно отметить крупноразмерный вертикальный зубофрезерный станок 5A343CNC, оснащенный ЧПУ (рис. 8). Он способен обрабатывать зубчатые колёса с высокой точностью тремя методами: обкатки, единичного деления и тангенциальной подачи. Получаемые детали — прямозубые, косозубые, червячные, бочкообразные зубчатые колёса, а также колёса с внутренними зубьями. ЗАО «Станкотех» производит и горизонтальные зубофрезерные станки. Будущее зубообработки — за многоосевой мехатронной кинематикой.
Рис. 8. Новый прецизионный вертикальный зубофрезерный станок серии 5A-CNC.
Технические характеристики крупноразмерного современного зубофрезерного станка 5A343CNC (5В343ПФ2)
Наибольший диаметр обрабатываемых цилиндрических
зубчатых колёс, мм
Максимальная высота колеса, мм
Максимальный модуль колёс для обработки
червяной фрезой, мм
Мощность главного привода, кВт
Масса станка, кг
3 150
1 400
32
26,5
81 000
КОЛОМЕНСКИЕ СТАЛЬНЫЕ КОЛОССЫ
Почти тысячу мощных прессов построили на Коломенском заводе тяжёлого станкостроения с середины прошлого века до нашего времени. Все они уникальны и обладают превосходными характеристиками, как и более девяти тысяч коломенских станков, работающих в пятидесяти странах мира. Если вес самых больших станков достигает 1 300 тонн, то прессов — до 4 000 тонн. На этих гигантах обрабатываются детали, габаритные размеры которых исчисляются десятками метров, вес — сотнями тонн, а точность — сотыми и тысячными долями миллиметра.
Из большой серии тяжёлых гидравлических прессов необходимо особо выделить машины усилием до 63 тысяч тонн. Эта конструкция станин позволила на единственном в стране только коломенском заводе создать и выпустить принципиально новый вид тяжелого гидропрессостроения — газостаты и гидростаты. На этих прессах в особых камерах под давлением 4 000 – 5 000 атмосфер добились получения сверхтвёрдых материалов и металлов с иной физической кристаллической структурой и удельным весом (синтез алмазов и др.).
¦ Самые большие спиральношовные сварные трубы в России диаметром два с половиной метра способен выпускать Волжский трубный завод. Такие трубы используются для решения специальных задач нефтегазовой отрасли, являются важными элементами крупных инфраструктурных проектов. Они могут обеспечить положительный экономический эффект для экономики страны при строительстве новых сооружений, например, Крымского (Керченского) моста.
Для испытания внутренним давлением труб сверхбольшого диаметра Волжского трубного завода в Коломне под руководством ведущего конструктора Н. Н. Жогина разработали и построили самый большой гидравлический пресс модели П9347 усилием 5 000 тс (рис. 9).
Рис. 9. Коломенский гидравлический пресс модели П9347 способен испытывать спиральношовные трубы огромного диаметра, производимые на Волжском трубном заводе.
Технические характеристики пресса гидравлического усилием 5000 тс для испытания труб диаметром до 2520 мм модели П9347
Номинальное усилие пресса, тс
Диаметр испытываемых труб, мм
Длина труб, м
Максимальное давление испытания, кгс/см2
Габариты установки пресса, мм:
– длина
– ширина
– высота над уровнем пола
– заглубление
Масса установки пресса, т5 000
1420 .. 2520
8 .. 12
170
45 000
19 700
5 890
1 470
1 075
¦ Тяжёлыми прессами из Коломны оснащены практически все авиационные заводы и предприятия стройиндустрии по изготовлению любой сложности профилей из стали, меди и алюминия, а также для штамповки крупногабаритных деталей летательных аппаратов, в т. ч. деталей крупнофюзеляжных самолётов. Многие профильные детали для сверхзвукового самолета Ту-144 (рис. 10) изготавливались на гидравлических прессах-экструдерах Коломенского завода. Таким образом решалась важнейшая конструкторская задача — снижение количества элементов крыла и фюзеляжа за счет их укрупнения, сокращения стыковочных элементов как внутренних деталей, так и наружной обшивки.
Рис. 10. Первый в мире пассажирский самолет с крейсерским сверхзвуковым режимом полета — Ту-144 создан при активном участии коллектива коломенского ЗТС.
¦ Современные конструкции прессов изготавливает и поставляет ЗАО «Станкотех» (Группа СТАН), располагающееся на территории Завода тяжёлых станков в Коломне. Один из них — пресс специальный правильный СПП-250 с ЧПУ для гибки панелей крыльев и плоскостей одинарной кривизны шириной до 2,5 метров. Разработан совместно с ОАО «Национальный институт авиационных технологий».
Николай Литвинов, к. э.н.
Иллюстрации: Б. И. Губанов, ПАО «КЗТС»,
ООО «Группа СТАН», ОАО «Волжский трубный завод»
<"