В.Н. Борисов, О.В. Почукаева, Т.Г. Орлова
Состояниеи перспективы развития станкоинструментальной промышленности. В 2000-е годы изобрабатывающих производств отечественного машиностроения наиболее динамичноразвивались производства энергетического, металлургического, железнодорожного исельскохозяйственного оборудования. Интенсивно создавались сборочные площадкидля выпуска автомобилей иностранных марок. В общем, росли производства, напродукцию которых существовал спрос прежде всего внутреннего рынка. В их числоне вошло российское станкостроение — отрасль, формирующая технологическуюструктуру всех отраслей и подотраслей, специализирующихся на производстве машини оборудования. Нельзя сказать, что кризисные явления очень сильно сказались настанкостроении. Во всяком случае, они проявились в нем в значительно меньшеймере по сравнению, скажем, с автомобильной промышленностью. Тем не менее анализсостояния и перспектив функционирования станкоинструментальной промышленностипредставляет собой не только академический, но и практический интерес, хотя быпотому, что немалая часть экспортной выручки страны идет на импорт машин иоборудования, практикуемый в первую очередь экспортерами топливно-сырьевыхотраслей.
Рассмотримструктуру производства в станкостроительной и инструментальной промышленностиРФ.
В 2008 г. в ней продолжался кризис, начавшийся в 1990-е годы. Глубину этогокризиса, по-видимому, следует оценивать, сопоставляя производственныепоказатели отрасли последних лет с предкризисным периодом. Небольшой ростпроизводства металлорежущих станков, наметившийся в 1999-2000 гг. в ходеосуществляемой тогда достаточно успешной стратегии импортозамещения, в2001-2007 гг. сменился спадом. При этом годовой индекс снижения производства вэтот период составил в среднем около 10%1. По сравнению с 1990 г. выпуск металлорежущих станков сократился в 14 раз, а станков с ЧПУ — в 44 раза. Ростпроизводства куз-нечно-прессового оборудования, наметившийся к концу 2000-хгодов (табл. 1), едва ли можно оценить как обнадеживающую динамику, так какобъемы его выпуска остались очень низкими. По сравнению с 1990 г. производство кузнечно-прессового оборудования сократилось более чем в 10 раз. Производствоавтоматических линий в 2000-е годы почти прекратилось. В этот периодвыпускалось по одному-два комплекта в год. Выпущенные в 2007 г. четыре комплекта показывают снижение объемов производства по сравнению с 1990 г. в 139 раз.
Таблица1
Динамикапроизводства в станкостроении, %Продукция станкостроения 2000 г. 2007 г. 2007 г./2000 г., раз Металлорежущие станки, тыс. шт. 8, 9 5, 1 -5, 7 Из них станки с ЧПУ, шт. 176 377 2, 1 Кузнечно-прессовые машины, тыс. шт. 1, 2 2, 7 2, 3 Линии автоматические и полуавтоматические, комплект 11 4 -3, 6
Основнымифакторами, обусловившими кризис станкостроения, явились низкая инвестиционнаяактивность в обрабатывающей промышленности, уменьшившая в значительной степениспрос на станкоинструментальную продукцию, а также потеря конкурентоспособностивыпускаемого станочного оборудования.
В 2007 г. по сравнению с 2000 г. существенно снизился объем производстваметаллорежущих станков и автоматических линий (табл. 1). Вместе с тем в общемобъеме их производства удельный вес станков с ЧПУ за этот период увеличился с 2до 7, 5%, что обусловлено ростом общего выпуска станков с ЧПУ в 2, 1 раза.Однако показатель этой доли следует признать крайне низким, так как в 1990 г. доля станков с ЧПУ составляла 22%. Выпуск кузнечно-прессовых машин увеличился в 2, 3 раза.
Вовторой половине 2000-х годов структура производства в станкостроении претерпеласущественные изменения по сравнению с предшествующим периодом (табл. 2). Выпускметаллорежущих станков составил около 30% в объеме производства отрасли, и егодоля увеличилась в 2008 г. по сравнению с 2000 г. на 4, 3%. Существенно увеличилась доля кузнечно-прессового и сварочного оборудования. Приэтом почти в 5 раз снизилась доля выпуска инструмента. В 2007-2008 гг. посравнению с 2005 г. несколько увеличилась доля ремонтных работ.
Таблица2
Структурапроизводства в станкостроении, % к итогуПродукция станкостроения 2000 г. 2005 г. 2007 г. 2008 г. Металлорежущие станки 26, 5 29, 6 28, 5 30, 8 Деревообрабатывающее оборудование 5, 5 6, 3 5, 8 5, 7 Кузнечно-прессовое оборудование 9, 1 23, 7 18, 6 17, 1 Оборудование для пайки, сварки и резки, машин и аппаратов для поверхностной термообработки и газотермического напыления 1, 3 15, 4 17, 3 15, 3 Станки для обработки прочих материалов 0, 4 3, 2 3, 5 Пневматический или механизированный ручной инструмент (ручные машины) 22, 9 1, 0 4, 4 4, 9 Части и принадлежности для станков 12, 2 11, 0 12, 9 13, 7 Услуги по монтажу, ремонту и техническому обслуживанию станков 7, 1 9, 3 8, 9
Экспорти импорт продукции станкостроения. Крайне низкая инвестиционная активность вметаллообрабатывающих отраслях, снижение темпов обновления производственногоаппарата, а также депрессивное состояние станко-инстру-ментальной отрасливызвали существенные изменения в структуре экспорта и импорта продукциистанкостроения (табл. 3). Доля станков в объеме экспорта продукциимашиностроения в 2000 г. составляла всего 0, 2%. В 2007 г. этот показатель повысился до 0, 3%. Удельный вес станочного оборудования в импортемашинно-технической продукции снизился с 0, 3 до 0, 1%. Характерно, что доляметаллорежущих станков снизилась в объеме как экспорта, так и импорта.Существенный рост доли гибочных и правильных машин в структуре экспортастаночного оборудования отражает причины роста производства кузнечно-прессовогооборудования в рассматриваемом периоде.
Таблица3
Структураэкспорта и импорта продукции станкостроения, %Продукция станкостроения Экспорт Импорт 2000 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2000 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. Металлорежущие станки 67, 4 63, 3 47, 4 57, 1 61, 5 52, 4 57, 8 59, 5 Гибочные и правильные станки 16, 3 23, 7 45, 1 30, 7 15, 7 15, 8 15, 7 20, 3 Станки для обработки дерева, пластмасс и аналогичных твердых материалов 16, 3 13, 0 7, 5 11, 2 22, 8 31, 8 26, 5 20, 2
Оценкадинамики внешней торговли продукцией станкостроения представляет определеннуюсложность из-за сильных колебаний цен экспорта и импорта. Сопоставлениединамики экспорта и импорта станков в натуральных и стоимостных единицахизмерения (табл. 4 и 5) показывает значительную разницу показателей. Поэтомусопоставление динамики физического объема экспорта и импорта и их стоимостныхэквивалентов целесообразно и для правильной оценки объемов и структуры торговлистанкостроительной продукцией с зарубежными странами, в особенности, для оценкиконкурентоспособности продукции российского станкостроения.
Таблица4
Динамикаэкспорта и импорта продукции станкостроения (оценка по натуральным показателям),% (2000 г.=100)Продукция станкостроения Экспорт Импорт 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. Металлорежущие станки 80, 0 85, 0 110, 0 70, 4 81, 5 83, 3 Гибочные и правильные станки в 2, 2 раза в 15 раз в 3, 1 раза 59, 1 61, 4 82, 1 Станки для обработки дерева, пластмасс и аналогичных твердых материалов 37, 1 50, 4 66, 0 136, 3 109, 0 90, 8
Таблица5
Динамикаэкспорта и импорта продукции станкостроения (оценка по стоимостным показателям),% (2000 г.=100)Экспорт Импорт
Продукция станкостроения
2005 г. 2006 г. 2007 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г.
Металлорежущие станки в 2, 3
раза в 2, 5 раза в 3, 2 раза 152, 1 159, 4 в 2, 3 раза
в 3, 5
1ибочные и правильные станки
раза в 9, 8 раза в 6, 9 раза 179, 6 169, 4 в 3 раза
Станки для обработки дерева,
пластмасс и аналогичных твер- 191, 7 дых материалов 162, 5 в 2, 5 раза в 2, 5 раза 197, 2 в 2 раза
Стоимостныепоказатели объемов экспорта и импорта станочного оборудования демонстрируютвесьма внушительный рост даже по тем позициям, где в натуральных единицахизмерения наблюдается значительный спад. Так, исходя из натуральных оценокимпорт по анализируемым видам станочного оборудования сократился на 9-18%, астоимостные оценки по этим же позициям показывают рост импорта в 2-3 раза.
Впериод 2000-2007 гг. существенные изменения претерпела география экспорта иимпорта продукции станкостроения и инструментальной промышленности. В 2000 г. существенную долю в объеме экспорта составляли поставки в Германию, Италию, Великобританию иСША. Более 30% экспорта некоторых видов металлорежущих станков и около 40%гидравлических прессов направлялось в Германию. Доля США в объеме экспортаручного инструмента превышала 56%. Доли США и Италии в объеме экспорта запасныхчастей к металлорежущим станкам составляли по 23%. К 2007 г. экспортные поставки станочного оборудования сократились. Если в 2000 г. экспорт станочного оборудования в Китай составлял почти 50% всего объема экспорта, то в 2007 г. доля Китая снизилась до 13, 6%. В настоящее время крупнейшими потребителями российскихстанков и инструмента являются Казахстан (15%), Китай (13, 6%) и Индия (13%).
Структураимпорта станков в разрезе стран-импортеров также существенно изменилась. Как в 2000 г., так и в 2007 г. основной объем станков в Россию поставляется из Германии, но в 2007 г. доля этих станков снизилась на 9%. В этот же период объем поставок станков из Китаяувеличился более чем в 100 раз.
Оценкаконкурентоспособности продукции станкостроения. В 2000-е годыконкурентоспособность российского металлообрабатывающего оборудования навнутреннем рынке снижалась. Доля отечественных металлорежущих станков в объемеспроса в 2007 г. по сравнению с 2000 г. уменьшилась на 30% и составила 39, 2%.И это происходило в условиях снижения объема производства в 1, 7 раза (табл.6).
Таблица6
Структуравнутреннего рынка металлорежущих станков (оценка по натуральным показателям)Металлорежущие станки 2000 г. 2007 г.
2007 г./к 2000 г.,
% Выпуск, тыс. шт. 8, 9 5, 1 57, 3 Экспорт, тыс. шт. 2, 0 2, 2 110, 0 Импорт, тыс. шт. 5, 4 4, 5 83, 3 Внутренний спрос, тыс. шт. 12, 3 7, 4 60, 2 Доля экспорта в выпуске, % 22, 5 43, 1 192, 0 Доля отечественных станков в спросе внутреннего рынка, % 56, 1 39, 2 69, 9 Доля импортных станков в спросе внутреннего рынка, % 43, 9 60, 8 138, 5
Сегментвнешнего рынка, занимаемый российской станкоинструментальной продукцией, врассматриваемый период выглядел стабильнее. Спрос зарубежных потребителейстаночного оборудования на продукцию российского производства в целомувеличился, но наблюдались значительные колебания спроса в разрезе отдельныхтоварных групп (см. табл. 4). В значительной степени изменилась географияпоставок металлообрабатывающего оборудования (табл. 7). По большей частитоварных групп, в которых основной объем поставок прежде приходился на развитыеевропейские страны и США, произошло увеличение объема поставок в Индию, Китай иКазахстан.
Таблица7
Структураэкспорта некоторых видов станочного оборудования и инструмента, %Экспорт станочного оборудования Удельный вес в экспорте по товарным группам 2000 г. 2007 г. Станки токарные из них: в Великобританию 12, 9 - в Германию 9, 3 18, 5 в Казахстан 11, 4 14, 7 в Италию 11, 2 0, 5 Станки шлифовальные из них: в Германию 19, 3 24, 6 в Швейцарию 19, 3 - в Италию 17, 4 - Станки продольно-строгальные, зуборезные и др. из них: в Германию 32, 2 - в Китай 0, 9 57, 8 Кузнечно-прессовое оборудование из него: в Германию 17, 7 0, 5 в Италию 12, 5 21, 9 в Казахстан 1, 2 18, 2 в Индию 3, 3 14, 8
Инструмент
из него: в США 56, 6 13, 1 в Казахстан 5, 7 30, 8 в Украину 7, 9 20, 8
Вусловиях жесткой конкуренции на мировом рынке металлообрабатывающегооборудования едва ли можно в ближайшей перспективе рассчитывать на расширениесегмента внешнего рынка для российских станкостроительных предприятий. Дляэтого нет предпосылок ни в технологическом, ни в ценовом аспекте. Влияниетехнологического фактора на конкурентоспособность сводится к минимуму в связи скрайне низкой инновационной активностью предприятий отрасли и изношенностью ихпроизводственного аппарата. Ценовая конкурентоспособность российскогостанкостроения в последние годы существенно снизилась. Рост цен на металлповлиял на удорожание российского металлообрабатывающего оборудования в периодс 2000 по 2007 г. по разным товарным группам в 2, 2-3, 8 раза. В таком жесоотношении повысились цены на импорт. Таким образом, в ценовом отношениироссийские производители не имеют преимуществ перед зарубежными конкурентами.
Повышениеконкурентоспособности на внутреннем рынке, обеспечение интенсивногоимпортозамещения — единственно возможный путь развития российскогостанкостроения даже в условиях крайне низких темпов обновления активной частиосновных фондов промышленности (коэффициент обновления металлообрабатывающегооборудования отраслей промышленности составляет около 3%).
Поосновным критериям конкурентоспособности станкостроение занимает одно изпоследних мест среди отраслей машиностроительного комплекса (табл. 8). Отрасльв 1980-е годы занимала одно из ведущих мест в мире, однако сегодня вследствиерезкого спада производства не в состоянии обеспечитьинновационно-технологическое обновление производственного аппарата отраслейпромышленности и собственных предприятий, и выполняет лишь функцию поддержаниявыбывающих из строя производственных мощностей.
Таблица8
Оценкаконкурентоспособности станкостроительной и инструментальной промышленности, %Показатель Станкостроение и инстру- Машиностроение ментальное производство Инвестиции в основной капитал к объему реализованной продукции 3, 5 5, 1 Доля затрат на машины и оборудование в объеме инвестиций в основной капитал 63, 3 70, 4 Доля инновационно-активных предприятий в объеме производства отрасли 40, 0 68, 1 Доля инновационной продукции в объеме производства инновационно-активных предприятий 8, 8 15, 9 Возраст технологического оборудования (% от производственного аппарата отрасли) до 5 лет 1, 1 4, 3 до 10 лет 1, 9 7, 1 Доля прогрессивных технологий 9-10 16-17
Повышениеконкурентоспособности станкоинструментальной промышленности: основныенаправления. В настоящее время станкостроение характеризуется наиболее полнымсамообеспечением производства среди отраслей МСК. Эта отрасль — одна изприоритетов технологического развития, хотя требует инвестиционной иинновационной поддержки и разработки реалистичной программы специализации икооперирования производства.
Насузившемся поле ресурсов и возможностей машиностроения и его сердцевины — станкостроения- идет активная инновационная работа. В последние годы в России ежегодносоздается около 300 технологий машиностроения. Из числа созданных за последниепять лет технологий машиностроения около 12% не имеет аналогов в мире и столькоже соответствует лучшим зарубежным образцам. Таким образом, около четвертиновых технологий машиностроения потенциально могут быть конкурентоспособными.Остальная часть вновь созданных технологий относится к категории «новые встране».
Однакоэтого мало: инновации должны быть еще освоены посредством инвестиционнойдеятельности. С этим положение обстоит хуже. В результате значительная частьтехнологий машиностроения относится к устаревшим: от 32-35% в электротехнике до51-54% в автомобилестроении. Инновации (любого источника происхождения) обеспечиваютлишь 16-17% прогрессивных технологий — максимум в приборостроении и химическоммашиностроении (20%).
Сварочноеоборудование и сварочные флюсы. Ежегодно российской промышленности требуетсяпримерно 20 тыс. т сварочных флюсов. Их основными потребителями являютсятрубные, в первую очередь судостроительные, заводы, предприятия нефтегазовогокомплекса и др.
Мощностипо производству указанных флюсов в России не в состоянии удовлетворитьпотребности отечественной промышленности. В связи с этим основная массаиспользуемых в стране сварочных флюсов закупается за границей, преимущественнов Украине. Только Запорожский завод поставляет на российский рынокприблизительно 5 тыс. т флюсов ежегодно.
Впоследние годы значительно увеличились поставки на отечественный рыноккерамических флюсов западного производства. По сравнению с плавлеными ониобладают более высокими сварочно-технологическими и металлургическимихарактеристиками. Керамические (агломерированные) флюсы за счет возможностивведения в их состав легирующих добавок обеспечивают получениевысококачественного наплавленного металла со специальными свойствами. Введениев состав флюса микродобавок, оказывающих модифицирующие влияние на структуруметалла, позволяет получать сварные швы, имеющие высокую пластичность в широкомдиапазоне температур (вплоть до — 60оС), что особенно актуально приизготовлении оборудования, работающего в условиях крайнего Севера, икриогенного оборудования.
Производствокерамических флюсов дешевле и технологичнее, чем плавленых, что обусловливает:
низкиев 3-4 раза энергозатраты на производство;
практическибезотходный и экологически более чистый технологический процесс; — использованиеотходов ряда производств.
Крометого, при их применении можно отказаться от использования дорогостоящихсварочных проволок.
Внастоящее время каждое ведомство создает свою нормативно-техническуюдокументацию, регламентирующую проверку качества и использования флюсов, котораяв ряде случаев не отвечает современному уровню требований к изготовлению отечественногооборудования, а использование целого ряда сварочных материалов, в том числе ифлюсов, становится возможным только вследствие несовершенства методик проверкиих качества. Все это является одной из причин возрастающего количества аварий икатастроф.
Вцелом производство сварочных флюсов сегодня характеризуется высокойзависимостью от их поставки из-за рубежа, а также ориентацией на использованиеустаревших плавленых флюсов. Это создает реальные угрозы экономическойбезопасности РФ.
Разработкановых составов керамических флюсов и оборудования для их производства позволитчерез три года, практически полностью отказаться от импортных поставоксварочных флюсов, а создание новых мощностей по их производству — экспортироватькерамические флюсы в страны СНГ и дальнее зарубежье.
Внастоящее время имеется научный задел в разработке высококачественныхкерамических флюсов для сварки и наплавки оборудования из сталей различногокласса.
Автогенноеоборудование. В настоящее время процедуры термической резки (автогенной, плазменной,лазерной) осуществляются с помощью по большей части устаревших и дорогостоящихмашин с ЧПУ иностранного производства.
Основныепроблемы повышения конкурентоспособности заготовительной технологии припроизводстве металлоконструкций состоят в том, чтобы обеспечить высокую степеньконечных переделов элементов изготовляемых конструкций и быстрое обновлениеноменклатуры продукции. Для этого необходимо повысить точность существующихмашин в 2 раза и более, производительность резки — на 20-30%. Технологическипроблема может быть разрешена при конструкторской доработке узлов комплекта.
Абразивныеинструменты из электрокорундовых и корбидкремниевых материалов для внутреннегошлифования, хонингования и суперфиниширования деталей сырых и закаленных сложнолегированныхсталей. Для конкурентоспособности на внешнем и внутреннем рынках абразивныеинструменты должны отвечать следующим требованиям:
геометрическаяточность соответствовать стандартам ИСО;
величинаи стабильность эксплуатационных параметров находиться на уровне аналогичнойпродукции ведущих зарубежных фирм;
стоимостьбыть ниже импортного аналога в 1, 5 раза.
Длярешения этих задач необходимо разработать нормативное и технологическоеобеспечение повышения геометрической точности, а также технологическиепараметры и методики контроля, обеспечивающие повышение и стабилизациюэксплуатационных свойств инструмента.
Металло-и дереворежущий инструмент. Для конкурентоспособности на внешнем и внутреннемрынках металло- и дереворежущий инструмент должен отвечать тем же требованиям, чтои абразивные инструменты. Решение данной проблемы предполагает разработкутехнической документации и изготовление опытных образцов на конкурентоспособныевиды инструмента; новых видов твердосплавных и быстрорежущих сталей; оборудованиядля термо- и финишной обработки инструмента.
Кмероприятиям, способствующим повышению конкурентоспособности, можно отнестинижеследующие.
Созданиестанков для вышлифовывания сверл, метчиков, концевых фрез, элементов дисковыхпил; установок для износостойких бездефектных покрытий из сепарированногопотока плазмы; вакуумных термических печей; установок ТВЧ нового поколения;марок быстрорежущей стали, соответствующих мировым аналогам, в целях расширенияэкспорта.
Освоениеновых видов твердосплавных изделий, отвечающих мировому уровню, в том числерезцов, оснащенных неперетачиваемыми пластинами нового поколения.
Внедрениеполупроводниковых установок ТВЧ; новых износостойких покрытий.
Оптимизацияи сопряжение технологической цепочки на всех этапах производства.
Разработкаспециальных вышлифовочных, сварочных и других станков, вакуумных печей, установокдля нанесения бездефектных покрытий нового поколения для производстваинструмента.
Разработкаоборудования для экономичной пайки инструмента, ряда видов твердосплавныхзаготовок пластин мирового уровня и качественного оборудования для отделкиповерхности инструмента, а также оборудования для изготовления инструмента длявысокоскоростных станков и средств балансировки и измерения.
Освоениекрупногабаритных и прочных пластин, соответствующих мировому уровню.
Освоениетехнологии изготовления корпусов без остаточных деформаций.
Снижениематериалоемкости за счет перехода на упрочненные легкие сплавы и пустотелыехвостовики.
Улучшениеэкологических характеристик производства путем исключения термообработкиинструмента в соляных ваннах и выбросов при пайке и термообработке, а такжепереход на термообработку в безокислительных средах.
Созданиеоборудования для производства крупногабаритных (до 2500 мм) дисковых пил и соответствующего металлопроката из инструментальных легированных сталей.
Разработкатехнологии для нанесения износостойких бездефектных покрытий на режущийинструмент и другие изделия из сепарированного потока плазмы.
Станки,обеспечивающие выпуск высокоточной и ресурсосберегающей машиностроительнойпродукции широкого спектра применения. Отсутствие технологической сопряженностив полном цикле производства готовой продукции и использование разнокачественныхматериалов, узлов и комплектующих при сборке сложного готового продукта кратнопонижают конкурентоспособность отечественной продукции для потребителей. Всовременных условиях это может быть устранено лишь созданием систем машин дляконкретного пользователя, в которых устранены основные факторы, препятствующиепроизводству конкурентоспособных товаров. Более того, именно система машинпредопределяет создание современной организации управления производством, снабжением,сбытом и т.п. При этом важно понимать, что нормальная работа этой системыисключает возможность существенных допусков по качественным характеристикамиспользуемых материалов и комплектующих, а также что лишь на этом направлениивзаимодействия технических и организационно-экономических факторов достигаетсяустойчивое продвижение отечественного товаропроизводителя на внешнем ивнутреннем рынках.
Металлорежущее,деревообрабатывающее и кузнечно-прессовое оборудование. Конкурентоспособностьбольшинства видов продукции во многом зависит от качества металло- и деревообрабатывающегооборудования.
Понятиеконкурентоспособности оборудования не содержит каких-либо специальных критериев,которые бы отличали его от требований, предъявляемых к машинно-техническойпродукции в целом. К ним относятся высокое качество оборудования, определяемоенабором технико-экономических параметров, конструктивно-техническими иэксплуатационными характеристиками, показателями экологической безопасности иуровнем дизайна.
Важнейшимкритерием конкурентоспособности продукции, общепризнанным в мировой практике, являетсясертификация систем качества предприятий и производств на соответствиестандартам ИСО 9000. В настоящее время удельный вес отечественного оборудования,прошедшего сертификацию и получившего международный сертификат, невелик.
Вцелом факторы конкурентоспособности станочного оборудования обусловленытенденциями его технического развития в мире, т.е. кинематикой и компоновкойстанков, методами повышения эффективности традиционных конструкций станков.
Качествоотечественного станочного оборудования в решающей степени определяетсякачеством следующих его компонентов: мотор-шпиндель; комплектные цифровыеэлектроприводы; контроллеры для управления цикловыми процессами; мультиплексорыдля считывания информации с датчиков; клиновые, зубчатые, высокоскоростныебесшовные высококачественные приводные ремни; гидравлические и пневматическиеустройства.
Методологическойосновой создания металлорежущих станков является апробированный в течениемногих лет ведущими производителями принцип блочно-модульного построения изунифицированных функционально автономных узлов и агрегатов. Соответственноразрабатываются и внедряются в производство на инновационной основесовокупности мехатронных и других узлов (электрошпиндели, линейные модулидвижения, поворотные столы и т. д.), определяющих перспективные техническиехарактеристики оборудования различных типов, размеров и функциональногоназначения.
Дальнейшимразвитием принципа блочно-модульного построения станков является увеличениеглубины унификации — от узлов и агрегатов до подузлов и деталей — при ихизготовлении специализированными заводами и подробная информация о конструкциии ценах по электронным каталогам через Internet. Это позволяет перейти вразличных конструкциях к унификации отдельных деталей и узлов, приобретаемых упроизводителя.
Станкинового поколения инновационного типа охватывают все металлорежущие станки — токарные,фрезерные, шлифовальные, лазерные, электрофизические, для водоабразивной резкии т.д.
Направлениямисоздания конкурентоспособной продукции этого вида являются:
совершенствованиебазовых технологий создаваемых станков (высокоскоростная обработка резанием, «сухое»резание, лазерная обработка, электрофизические методы обработки, водоструйнаяобработка, сверхпрецизионные и наномет-рические технологии, комбинированныеметоды обработки);
внедрениена более высоком уровне информационных технологий на всех стадиях жизненногоцикла изделий для обмена цифровой информацией между участниками разработок, изготовителямии заказчиками;
созданиестанков с параллельной кинематикой;
разработкаи внедрение в конструкции станков мехатронных компонентов;
использованиеновых материалов;
сокращениеэнергопотребления;
обеспечениеэкологии и техники безопасности.
Комплектныесистемы компонентов для оборудования машиностроения включают значительный объемтехнических средств, 60-95% которых в настоящее время закупается за рубежом. Вих состав входят комплектные системы управления с программно-аппаратнымисредствами, цифровыми электроприводами и электродвигателями, мехатроннымиузлами вращательного и линейного движения и измерительными преобразователями, узлыцифрового гидро- и пневмопривода, элек-
трошпиндели,различие типы муфт и др. Эти компоненты относятся к быстроизнашиваемымэлементам различных машин, что обусловливает большой их импорт в Россию и темсамым ставит ее практически в полную технологическую зависимость от внешнегомира.
Присоздании новых конструкций компонентов следует исходить из необходимостиограничения количества типовых решений, позволяющих вместе с тем обеспечитьширокую область их применения в станкостроении и разумную стоимость в сравнениис импортными компонентами. Проводимые в настоящее время в этом направленииНИОКР применительно к отдельным компонентам не позволяют создать необходимую номенклатуруотечественных элементов. В них не предусмотрены разработка и освоениепроизводства наиболее трудоемких компонентов — электродвигателей для приводовподачи и главного движения, высокочастотных преобразователей дляэлектрошпинделей; существенно задерживаются работы по элементам цифровойгидравлики и пневматики, не начаты работы по унификации электромагнитных муфт.
Важнейшейзадачей развития машиностроения России является совершенствование действующегооборудования, определяющего качество продукции промышленных предприятий, т.е.модернизированного оборудования, соответствующего требованиям современныхтехнологий.
Ктакому оборудованию следует отнести:
унифицированныеузлы и механизмы, использование которых позволяет повысить точность обработки ив определенной степени — гибкость оборудования;
уникальныеи тяжелые станки, определяющие технологические процессы предприятия (судо- иавиастроение, атомная и космическая промышленность, энергетическоемашиностроение); хотя количественная база совершенствования таких станков будетопределяться единицами, их применение может существенно повысить техническийуровень соответствующих отраслей промышленности.
Основусовершенствования действующего станочного оборудования представляют следующиетехнические решения:
сверхскоростнаяи скоростная обработка материалов;
заменаЧПУ действующих станков новым, построенным на базе ПК;
заменафотосчитывающего устройства системы ЧПУ функционирующих станков специальнымэлектронным устройством, ориентированным на конкретные системы программногоуправления;
комплекснаязамена узлов электро- и пневмопривода, электроавтоматики;
новыеконструкции режущих инструментов с выбором оптимальных режимов обработки дляконкретного оборудования и условий производства;
модернизацияизношенных узлов станков для повышения их точности, надежности и долговечности;
новыеунифицированные узлы агрегатных станков и автоматических линий, в том числе сЧПУ, а также обрабатывающих центров, обеспечивающих их гибкость при измененииусловий массового и крупносерийного производства.
Решениевышеназванных проблем возможно только при использовании инструментовпромышленной политики государства, т. е. осуществлении с его стороныорганизационно-экономических мер, к которым относятся:
повышениезаинтересованности поставщиков и потребителей в развитии производства ивнедрении прогрессивных видов оборудования, в частности, посредством ускореннойамортизации;
регулированиетаможенных пошлин на импортируемые оборудование, инструмент и комплектующиеизделия;
развитиесистемы государственной поддержки высокоэффективных инвестиционных проектов вотрасли за счет предоставления государственных гарантий и инвестиционныхресурсов, размещаемых на конкурсной основе;
развитиелизинговых операций как механизма расширения сбыта продукции и перевооруженияпромышленности в условиях дефицита финансовых ресурсов;
созданиеинтегрированных корпоративных структур (финансовых и научных и др.), основанныхна экономически стабильных, технически оснащенных предприятиях;
оказаниена долевых началах государственной поддержки проведению НИОКР за счет средствфедерального бюджета по конкурентоспособным видам продукции в рамкахдействующих федеральных программ.
Твердосплавныеизделия для нужд инструментальной промышленности России. Основными направлениямиэтого вида производства конкурентоспособной продукции являются:
твердосплавныестержни для изготовления концевого прецизионного твердосплавного инструментатипа концевых фрез, разверток, сверл, борфрез;
твердосплавныедиски для производства отрезных цельнотвердосплавньгх фрез;
заготовкидля производства борфрез;
производствоконцевых фрез с винтовыми напайными и сборными твердосплавными винтовымипластинами;
пластиныдля сборных отрезных, канавочных резцов, сборных токарных резцов, отрезных, кангавочных,сборных отрезных фрез;
пластиныдля сборных резцов и фрез с внутренним коническим отверстием по ИСО 6987, сборныхтокарных резцов, сборных проходных, подрезных, отрезных, копировальных, расточныхфрез;
пластиныдля тяжелых работ на крупных и уникальных токарных станках и для сборныхтокарных резцов;
дереворежущийинструмент, качество и ассортимент которых соответствует уровню ведущих мировыхтоваропроизводителей;
усовершенствованиесистемы сервисного обслуживания машин и оборудования предприятий лесопромышленногокомплекса с привлечением предприятий машиностроительного комплекса ипотребителей машиностроительной продукции.
Гибридныетехнологии лазерной сварки в судостроении. Одной из современных тенденцийразвития теории и практики сварочных процессов плавлением являются гибридныетехнологии лазерной сварки.
Лазернаясварка в процессе научно-технического развития получила дальнейшеесовершенствование в виде создания гибридных методов сварки — тандемной, гибриднойлазерно-дуговой, лазерно-индукционной, лазерно-плазменной, которые находят всебольшее применение в промышленности вследствие высокой технико-экономическойэффективности.
Гибридныетехнологии лазерной сварки — это одновременно действующие в локальном объемепространства сварочные источники энергии, формирующие сварное соединение.
Одноиз важных свойств луча лазера — его корпоративность, т.е. способностьобъединяться в технологическом процессе сварки с другими источниками энергии.Такая интеграция в пространстве и во времени в единый сварочный источник энергиипозволяет в значительной мере нивелировать присущие каждому методу сваркинедостатки и одновременно получать новые положительные качества сварочногопроцесса.
Особенноперспективны технологии гибридной лазерной сварки в судостроении при сваркесталей большой толщины за один проход; сварке длинномерных конструкций наповышенных скоростях для снижения уровня продольных и поперечных деформаций, повышениякоррозионной стойкости сварных соединений, снижения уровня межкристаллитнойкоррозии и создания коррозионно-стойких поверхностных покрытий, обладающихповышенной абразивной и кавитационной износостойкостью.
Наиболееперспективны для судостроения гибридные технологии лазерно-дуговой и тандемнойлазерной сварки последовательными лучами.
Впервыегибридная лазерно-дуговая сварка стала использоваться в промышленных масштабахна судостроительной Маейр-верфи в г. Папенбург (Германия) для соединениясудовых панелей. Лазерной гибридно-дуговой сваркой соединяются Т-образныесоединения при производстве морских судов.
Гибриднаялазерная сварка двумя последовательными лучами позволяет проводить сваркудлинномерных конструкций на повышенных скоростях (Усв > 200 мм/с), чтопозволяет практически избежать изменения их формы (коробления) и сохранитьгеометрические размеры в диапазоне допуска — от нескольких десятков донескольких сот микрон.
Развитиетехнологии гибридной двухлучевой лазерной обработки потребовало разработки исоздания двухлучевого лазера. Такой лазер модели «ТАНДЕМ» был разработан исоздан в АО «ТЕХНОЛАЗЕР» (г. Шатура) под руководством А.М. Забелина. Внастоящее время такая гибридная лазерная сварка внедрена для производствавоздухозаборников европейских гражданских самолетов. Для реализации технологиидвухлучевой лазерной сварки было создано роботизированное рабочее место длясварки вкладышей воздухозаборника с использованием твердотельного YAG-лазера сосветоволоконной системой.
Ресурсработы оборудования во многих случаях определяется коррозионной стойкостьюсварных соединений.
Обработкаповерхности лазерным излучением сопровождается появлением целого ряда факторов- предпосылок, позволяющих повысить коррозионную стойкость.
Структурно-фазовоесостояние поверхностного слоя при одном и том же химическом составе сплавазначительно влияет на коррозионную стойкость. Возможность изменитьструктурно-фазовое состояние поверхностного слоя, химический состав прилазерной обработке (термообработке, оплавлении, рафинировании, микролегированииповерхности и наплавке) может быть использована для повышения коррозионной стойкости.
Лучлазера, воздействуя на поверхность металла, создает такие условия, при которыхиз поверхностного слоя глубиной от нескольких сот микрон до несколькихмиллиметров можно удалять серу, фосфор, получая их процентное содержаниеблизкое к вакуумному переплаву, что, безусловно, благоприятно влияет наулучшение коррозионных свойств сварного соединения. В результате поверхностныйслой имеет минимальную микрохимическую неоднородность за счет высоких скоростейохлаждения и образования большого количества центров кристаллизации. Такимобразом, лазерная обработка с оплавлением поверхности создает необходимыепредпосылки для повышения коррозионной стойкости.
Лазерноелегирование (микролегирование) поверхностного слоя хромом, никелем, молибденом,ниобием, ванадием значительно повышает коррозионную стойкость. Скоростькоррозии после лазерного микролегирования поверхности уменьшается в 5-10 раз взависимости от химического состава коррозионной среды. Используя технологиюлазерного микролегирования, можно поверхностный слой металла покрыватькоррозионно-стойкими высоколегированными сплавами, например, содержащими неменее 13% хрома, что обеспечивает образование на поверхности металлапассивирующей пленки.
Повышениекоррозионной стойкости в результате переплава можно рассмотреть на примерелазерной сварки коррозионно-стойких сталей, которые широко применяются вхимической промышленности. Использование лазерной сварки позволяет существенноповысить стойкость сварных соединений для аустенитных хромоникелевых сталей, кремнистыхсталей, ферритных хромистых сталей с высоким содержанием углерода.
Присварке сталей большой толщины, когда невозможно использование лазерной сварки, можноприменить оплавление поверхности лицевой стороны шва и околошовной зонысканирующим лазерным лучом. Лазерный переплав поверхности сварного соединенияпозволяет повысить его коррозионную стойкость до уровня основного металла.
Отметим,что сварные соединения, выполненные лазерной сваркой, обладают повышеннойкоррозионной стойкостью. Замена сварных соединений, выполненных аргонно-дуговойсваркой, аналогами с использованием лазерной сварки, позволяет многократноуменьшить скорость коррозии. Так, скорость коррозии сварных соединенийоборудования, работающего в условиях производства азотной кислоты, изготовленногоиз кремнистой стали 08Х8Н22С6, после лазерной сварки уменьшилась в 5 раз посравнению с аргонно-дуговой. Скорость коррозии сварных соединений из стали12Х18Н10Т, эксплуатирующихся в чрезвычайно агрессивных средах производстваанилиновых красителей, полученных лазерной сваркой, уменьшилась в 12 раз. Приэтом сваренный лазером шов сохранялся неизменным на фоне практически полногорастворения поверхности сварных деталей.
Подобнаяобработка перспективна для повышения коррозионной стойкости оборудования изнержавеющих сталей, подверженного избирательному разрушению отдельных локальныхмест. Такая коррозия характерна для теплообменной аппаратуры — труб, трубныхдосок, опорных колец, рабочих колес, клапанов, насосов и т.п. Например, скоростькоррозии торцов труб из хромоникелевой аустенитной стали в средахрадиохимического производства может достигать 100 мм/год. После лазернойобработки такие участки проявляют повышенную коррозионную стойкость.
Технологиялазерной наплавки позволяет радикально изменить механические ифизико-химические свойства поверхностного слоя за счет введения в наплавленныйслой легирующих элементов. Повышенное содержание легирующих элементов вповерхностном слое приводит к резкому повышению коррозионной стойкостиповерхностного слоя.
Наиболеерадикальным способом значительного повышения коррозионной стойкостиповерхностного слоя является технология газопорошковой лазерной наплавки. Приэтом образуется так называемый «белый» слой, который почти не поддаетсятравлению. Одновременно с повышением коррозионной стойкости значительноповышается твердость поверхностного слоя, что является важной предпосылкойснижения износа металла.
Даннаятехнология может быть использована для повышения коррозионной стойкости сварныхсоединений в судостроении.
Здесьи далее приводятся оценки, рассчитанные по данным Российского статистическогоежегодника.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта institutiones.com/