Ярким примером такого сотрудничества станет шпиндельная бабка, выполненная в рамках проекта разработки конструкций и технологии полного цикла изготовления металлобетонных базовых элементов металлорежущих станков. Проект реализуется при финансовой поддержке Минобрнауки России и входит в федеральную целевую программу «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».
– Основная задача проекта, – рассказывает его руководитель, проректор ЮУрГУ по научной работе Александр Дьяконов, – создание и развитие новых конструкций и энергоэффективных технологий изготовления импортозамещающего металлорежущего оборудования на основе металлобетонных базовых элементов для авиастроительной, ракетно-космической, судостроительной и энергомашиностроительной отраслей.
Шпиндельная, или передняя бабка – один из базовых элементов металлорежущего станка. Именно в ней размещены коробка скоростей, узел вращения шпинделя. Данный узел отвечает за передачу вращения заготовке в процессе ее обработки. Основным критерием работоспособности шпиндельных бабок станков является жесткость: она необходима для правильной работы механизмов, которая, в свою очередь, влияет на точность обработки и виброустойчивость системы. Из-за недостаточной жесткости часто приходится снижать режимы резания, что приводит к уменьшению производительности и эффективности станка.
Для удовлетворения всех этих требований ученые ЮУрГУ разработали составы бетонной смеси для шпиндельной бабки. Такие смеси состоят из растворной части в виде цемента, добавки и воды, а также крупного заполнителя в виде дробленного гранитного щебня различных фракций и мелкого заполнителя в виде фракционированного кристаллического песка. Отличительная особенность применяемого состава – высокая «защебенистость», которая проявляется в образовании у конструкции щебневого скелета, дающего дополнительную жесткость.
В настоящее время проведена целая серия исследовательских испытаний экспериментальных образцов шпиндельной бабки из металлобетона и шпиндельной бабки из чугуна. Установлено, что собственные частоты у шпиндельной бабки из металлобетона выше, чем у чугунной, а следовательно, выше и жесткость. Кроме этого, проведен модальный анализ конечно-элементной модели шпиндельной бабки из металлобетона, который показал, что собственные частоты находятся в высоких диапазонах – от 900 герц – и не резонируют с рабочими частотами, находящимися в диапазоне до 27 герц.
– Преимущества шпиндельной бабки из металлобетона перед аналогами – экологичность и простота изготовления, – объясняет ответственный исполнитель проекта, доцент кафедры технологии автоматизированного машиностроения ЮУрГУ Ирина Шмидт. – В отличие от полимербетонов цементный бетон не требует специального оборудования и безвреден для окружающей среды.
Разработка уже нашла применение: первым потребителем станет индустриальный партнёр – ООО «Коломнаспецстанок». Сейчас предприятие осуществляет производство и поставку металлообрабатывающего оборудования – как серийного, так и специального назначения, разработанного для конкретного потребителя. Также в планах модернизация и капитальный ремонт имеющегося металлорежущего оборудования.
Отличительная особенность проекта, реализуемого учёными ЮУрГУ – это то, что разработанная технология изготовления металлобетонных базовых элементов металлорежущих станков не требует специализированного дорогостоящего оборудования, а значит, ее можно без больших экономических затрат и в короткие сроки внедрить практически на каждом предприятии станкостроительной отрасли.
Технология разработки и изготовления базовых элементов металлорежущих станков из металлобетона обеспечит разработку станка и технологии полного цикла его изготовления с техническими характеристиками, не уступающими зарубежным аналогам.
Подробнее о выставке можно узнать на официальном сайте «ВУЗПРОМЭКСПО» http://vuzpromexpo.ru.