Техника - молодёжи 2004-08, страница 5

ставит платформу в нужные положения — так осуществляется подача фрезы к заготовке с разных сторон.

Как же согласуются эти параллельные действия шести ног? Представим себе паука, который мчится под горку на роликовых коньках. Так как путь изобилует неровностями, паук выставляет конечности с коньками на разную нужную длину. При этом он еще их и поворачивает — каждую в отдельности. Вопрос — упростится ли его задача, если он поедет на роллерборде? Разумеется, да: единой доской паучок будет по-прежнему управлять путем изменения длины каждой ноги, но несомненно извлечет пользу из единой программы управления. Примерно так же, согласованным движением конечностей, посредством силовой схемы, олицетворяемой платформой Стюарда, станок-шестиножка реализует «в железе» язык чертежа. Для этого в полое пространство ног-штанг встроены винтовые трансмиссии, выдвижение происходит с помощью шести электродвигателей (по одному на «ногу»), по командам компьютерной программы. Электродвигатели выставлены на верхушке каждой ноги. На сколько в данный момент они выдвинуты (отОдо 1000 мм), на столько своеобычно и положение исполнительной платформы, которая направляет вращающуюся фрезу.

Зрелище впечатляет, но наблюдателя озадачивает бионика. О «ногах» мы говорим или о «руках»? А может, этим конечностям ближе всего образ головоногих молюсков? Правда, пока из стали? Может, завтра их научат еще и изгибаться? Мечтать не вредно, даже напротив...

Так на какую же дичь охотится шести-ножка? Оказывается, для таких станков уже давно имеется фронт работ, где могут действовать только они. Речь, например, идет о выработке «деталей, которые летают», то есть для авиации. При разработке шестиножки вопрос был нацелен именно на них. Такие детали нельзя получить методом «точных заготовок» (литья и т.д.) — у них будет не та прочность. Их делали и по сей день делают из цельного куска металла методом фрезерования. Мы знаем, некоторые из них в длину — до трех и более метров. К примеру, лонжероны или вертолетные лопасти, изготовлять которые требуется и много, и быстро. Известно также, что детали для самолетов постоянно усложняются, и не такая уж редкость, когда две или три заменяются одной — чтобы избежать разъемов и стыков.

Вот какую важную, пустовавшую доселе нишу закрывает уже самим фактом своего появления ГЕКСАМЕХ-1. Это станок для деталей сложной пространственной формы. «Все лишнее» он отсекает просто с неслыханной доселе к к быстротой. Платформу с фрезой его штанги вертят по всем направлениям, ^^щелают с нею, что хотят». Скорость 1^®^ввтих, рассчитанных, если требуется, до Ц^|^очень высокой точности, перемещений Г просто завораживает. А А к чему, собственно, спросит чита-

тель, такие высокие скорости переме

щений? Справлялись же с работой прежние классические трехкоординат-ные станки с их ползунами, каретками и траверсами — их скорости перемещения составляли и составляют максимум 30 м/мин.

В интересах повышения производительности труда скоростям перемещения сегодня положено быть в разы выше. Увы, тяжелые приводные элементы старых фрезерных станков не справляются с сегодняшним объемом работы, что накладывает на них отпечаток туго-думства. На каждую из координат X, Y Z, а также на систему поворота у них — свой привод подачи. Таскать эти тяжести по программе интегрированного действия станку трудно, и неудивительно, что он делает это медленно. Чтобы «поворачиваться», кактого требует современное авиастроение, им бы применить как минимум ускорение одного д, однако станку традиционной компоновки для этого потребовался бы циклопически мощный привод. Не секрет: усилие на малых скоростях подачи станка классической компоновки может превышать... полторы тонны! Отсюда проистекает следующее несовершенство: грандиозная масса управляющих элементов обычного станка подвергает конструкцию изгибающим моментам, что также приводит к снижению точности перемещений...

В механике показатель точности во многих случаях находится в закладе у быстроты. Особенно это относится к изготовлению современной сложной габаритной детали. Скорости перемещения рабочих органов ГЕКСАМЕХа-1 достигли 60—100 м/мин, ускорение — 2—3 д. Как исполнительные органы ноги намного легче, и к тому же, их строение полностью унифицировано. Далее: от прежней частоты вращения инструмента в 3 — 5 (в лучшем случае до 6) тыс. об/мин шестиножка осуществила переход к 20—30 тыс.: на моих глазах скорость в 24 000 набирается за считанные секунды. Как их ни называй, механиз-мы-штанги стали воплощением технической идеологии, оперирующей колоссальным спектром возможностей. Перемещать фрезу теперь предлагается не просто по трем осям, как бывало, но как сумму элементарных перемещений бесконечным множеством способов. Отвечает за это приданный станку математический аппарат.

Но территория, захваченная новой технической идеологией, куда шире возможностей конкретной «шестиножки». Эта идеология допускает, например, разное число штанг, и такие названия, как триподы, квароподы, пятипо-ды, подчиняясь рамкам соответствующих ограничений, несут в себе красноречивые знаки отличия. Кстати, функции станков с параллельной кинематикой могут расширяться либо сужаться при принятии той или иной комбинации расположения этих штанг или выбора того или иного типа шарниров, благодаря коим ноги приводятся в движение.

Что стоит за такой множественностью средств? Выбор оптимального вариан

та для тех или иных работ. Появление шестиножки в России стало возможным не ранее, чем было переосмыслено само пространство рабочей зоны станка.

Кстати, компоновка каждого нового обрабатывающего центра с параллельной кинематикой подбирается, исходя из пока еще не вполне изученной непреложной данности: в рабочей зоне любой многоножки имеются точки, где перемещение выходного звена идет быстрее или медленнее, а есть и вовсе «мертвые участки», где выходное звено поломается. Конструктор, вооруженный наипрекраснейшей вычислительной станцией, вам обязательно пожалуется, что на первом этапе конструирования новой машины под конкретное задание, ее рабочая зона ему представляется некой «терра инкогнита». Он вынужден «прозванивать» практически миллиметр за миллиметром по всему ее объему. И если в отдельных точках этой зоны вооруженное фрезой выходное звено будет «паинькой», то в других просто откажется работать, проявит ослиное упрямство.

И здесь конструктору придется пойти на компромисс. Вывести «точку упрямства» куда-нибудь к краю рабочей зоны, либо разместить ее так, чтобы она приходилась на толщу детали, до которой не доходят зубья фрезы.

К вопросу о точности исполнения. Припуски, которые снимаются шести-ножкой с заготовки, намного меньше, чем на прежних станках. С учетом котировочных программ и введения соответствующей коррекции в систему управления, на ГЕКСАМЕХе-1 погрешности перемещений инструмента могут быть доведены до 0,05 мм. Разумеется, весь инструмент меняется автоматически из встроенного магазина. В итоге, лучшие результаты достигаются простым, скорым, экономичным способом. Обеспечивается и сокращение энергопотребления.

Впервые семейство станков с параллельной кинематикой заявило о себе 10 лет тому назад. Тогда, в 1994 г., две фирмы — американская и германская — показали свои центры на промышленной выставке в Чикаго. Еще через шесть лет их было выставлено уже 25. Но у «ГЕКСАМЕХа-1» есть и собственные «тени предков». Необходимо отдать должное такому историческому факту. Первый в мире действующий макет обрабатывающего центра с параллельной кинематикой был разработан и представлен на суд экспертизы в Новосибирске еще в середине 1980-х. Его создал специалист по электроприводам быстрого действия, инженер-схемотехник, один из инициаторов создания отечественной системы ЧПУ, доктор технических наук Валерий Геннадиевич Каган.

К практической реализации идеи шестиножки ученый-инженер шел много лет. С коллегами из Новосибирского электротехнического института и Мин-оборонпрома Каган с конца 60-х и на протяжении 70-х гг. разрабатывал привода для танков, в частности для стабилизации танкового вооружения. Группа

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 8' 2 0 0 4

3