Приложение "ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЕ
МАТЕРИАЛЫ" к журналу "Экономика и производство"
Сафонов А.Н.
Лазерные технологические комплексы на отечественном
рынке
Лазерная
обработка материалов как направление появилось за рубежом в 1960 г. и через
несколько лет получило бурное развитие после создания лазерных технологических
комплексов (ЛТК), включающих в свой состав технологический лазер, манипуляторы
изделий или оптики и другие системы, работа которых объединена общей автоматизированной
системой.
В современных условиях развитие ЛТК
идет, в основном, в двух направлениях: специализированные и универсальные.
Специализированные ЛТК, предназначенные для работы в условиях массового
и крупносерийного производства, характеризуются высочайшей производительностью
при выполнении одной единственной операции. Сейчас эти ЛТК фактически превратились
в лазерные автоматические линии, в состав которых входят транспортно-конвейерные
системы, системы загрузки-вы-грузки, системы контроля и др. Такие линии
выполняют, например, операции сварки толкателей клапанов, шестерен, маркировки
подшипников и т.д.
Универсальные ЛТК, предназначенные
для работы в условиях мелкосерийного производства, характеризуются способностью
быстрой переналадки при смене технологических операций. Имеются примеры
эффективного применения таких ЛТК для перфорации изделий, маркировки и
гравировки. Наибольшие масштабы применения универсальных ЛТК имеются в
области фигурного раскроя листовых материалов, где представляется возможность
вырезки изделий по сложному контуру.
В начале 70-х гг. одними из первых
немецкие фирмы Trumpf и Behrens выпустили на рынок лазерные установки,
в которых лазерная вырезка сочетается с традиционными видами механической
обработки √ штамповкой и вырубкой. В дальнейшем совмещение лазерной обработки
с другими видами обработки материалов получило широкое развитие. Наряду
со штамповкой и вырубкой добавились высечка, гибка и другие виды механической
обработки, а также лазерная сварка.
В отечественной промышленности в 70-х
и начале 80-х гг. ЛТК практически не использовались, а широко применялись
лазерные технологические установки (ЛТУ) без автоматизированного управления
при обработке. Эксплуатация сотен ЛТУ импульсного действия (Квант-15; 16;
18 и др.) и на базе СО2√лазеров непрерывного действия (⌠Кардамон■,
⌠Катунь■, ⌠Кипр■ и др.) позволила выявить в общем случае достаточно высокую
эффективность лазерных технологий, а также показала несостоятельность применения
неавтоматизированного лазерного оборудования.
Учитывая опыт эксплутации зарубежных
ЛТК, в середине 80-х гг. были начаты работы по созданию отечественных ЛТК,
прежде всего автоматизированных манипуляторов для ЛТК. Так, были разработаны
5-координатные манипуляторы с тремя линейными и двумя вращательными перемещениями
(киевское НПО ВИСП, кировское предприятие ⌠Авитек■), манипулятор для обработки
крупногабаритных валов (Киевское станкостроительное ПО), 2-координатные
столы-манипуляторы на базе линейных электродвигателей с аэродинамическими
опорами (черкасское НПО ⌠Ротор■).
Наиболее массовой стала разработка
манипуляторов для лазерной резки листовых материалов. Опытные образцы таких
манипуляторов были созданы на достаточно большом числе фирм и предприятий,
среди которых Стерлитамакское станкостроительное ПО, Минусинский механический
завод, ижевский НИТИ ⌠Прогресс■, НИТМ, НПО ⌠Автогенмаш■, АО ⌠Алькрос■,
ржевское НПО ⌠Электротехника■, Ивановское станкостроительное ПО.
Выпуск отдельных ЛТК такого типа был
весьма значителен, например, на Ванадзорском заводе ⌠Автогенмаш■ выпущено
около 100 комплексов ⌠Севан■ на базе твердотельного лазера мощностью 250
Вт с габаритами рабочей зоны 2х2 м. Выполнены конструкторские разработки,
а также изготовлены совместно с зарубежными предприятиями опытные комплексы.
Однако почти все они обладали достаточно низкими техническими характеристиками,
были недостаточно автоматизированы, практически отсутствовало вспомогательное
оборудование.
Отечественные ЛТК, как правило, не
имеют систем автоматического слежения за профилем обрабатываемого материала,
в их составе отсутствуют системы автоматической загрузки и выгрузки и многие
другие устройства, обеспечивающие высокие производительность и качество
обработки. Несмотря на это, отдельные ЛТК по уровню надежности практически
достигли уровня традиционных металлообрабатывающих станков и на многих
предприятиях работают в 3-сменном режиме. При этом параметры скорости,
точности и качества достигли того уровня, который обеспечивает в подавляющем
большинстве случаев необходимые в производстве потребности. Одной из причин
этого является особенность отечественного рынка лазерной техники, характеризующаяся
весьма частым применением потребителем лазерного оборудования для раскроя
дерева или древесных материалов, оргстекла, поликарбоната, полистирола,
коматекса и т.д.; при производстве мебели, наличников, карнизов, художественного
паркета; изготовлении вывесок различного назначения, подставок для витрин
и др., что довольно редко встречается у западных потребителей, где применение
лазерной техники сосредоточено в основном на обработке металлов. Поэтому
использование отечественного лазерного оборудования не требует высоких
параметров точности обработки, рабочих скоростей и ускорений, качества
обработки, использования датчиков слежения за профилем обрабатываемого
материала и т.д. Такие ⌠упрощенные■ ЛТК оказались конкурентоспособны
по сравнению с западными аналогами, имеющими несравненно более высокую
продажную стоимость, а также большие эксплуатационные затраты (ремонтные
работы, сменные оптические элементы и др.). Высокая цена западных комплексов
объясняет и крайне низкую активность отечественных потребителей при закупке
западного оборудования √ Россия закупает в год всего несколько западных
ЛТК и болгарского производства, хотя потребности нашей страны в таком оборудовании
гораздо выше.
Несмотря на наличие большого количества
автоматизированных манипуляторов и ЛТК на базе этих манипуляторов, тенденция
к дальнейшей разработке ЛТК сохраняется, причем разработки планируются
не в плане совершенствования существующих лучших образцов с дальнейшим
оснащением их автоматизированными устройствами обеспечения качества и производительности,
а фактически с ⌠нуля■, то есть с введения требования обеспечения самых
высоких характеристик на начальной стадии разработки. В этих условиях весьма
актуальными становятся задачи анализа существующего парка ЛТК, оценки их
качества, надежности и укомплектованности, анализа результатов их работы
на производстве, а также перспектив их экономического и эффективного использования
в промышленности.
Нами предложена комплексная система
технико-экономических показателей для некоторой предварительной оценки
и сравнения между собой близких по технологическому применению ЛТК. Система
может быть использована при решении вопросов закупки лазерной техники,
а также для сравнительной оценки вновь разрабатываемого оборудования. В
эту систему входит обобщенный показатель ⌠В■, определяемый из наиболее
важных характеристик ЛТК и представляющий собой помноженные на соответствующие
коэффициенты отношения произведения мощности излучения входящего в состав
ЛТК лазера, габаритов рабочей зоны и скорости обработки к произведению
точности позиционирования и продажной стоимости рассматриваемого комплекса.
Сравнение некоторых близких по техническим характеристикам отечественных
и зарубежных ЛТК для фигурного раскроя листового материала по предложенному
показателю приведено в таблице.
Большее значение показателя ⌠В■ имеется
у отечественного комплекса АЛТК-Р (АО ⌠Красный пролетарий■), что связано
с достаточно высокими техническими характеристиками, заложенными в техническом
задании. Однако это оборудование находится в стадии разработки.
Современная ситуация промышленного
производства высокоразвитых стран характеризуется быстрой сменяемостью
парка основного оборудования. Поэтому на мировом рынке сейчас широко практикуется
продажа ЛТК на биржах, отработавших у потребителя достаточно небольшое
время. В этом случае продажная стоимость таких ЛТК значительно снижается
практически при сохранении начальных технических характеристик, что отражается
в резком изменении показателя ⌠В■. Так, показатель ⌠В⌠ комплекса Trumatik
L3003, продаваемого на бирже, значительно выше того же показателя, продаваемого
фирмой-производителем.
В отличие от Запада в нашей стране
подобные продажи биржевых комплексов не происходили. Учитывая достаточно
низкую покупательную способность потенциальных российских потребителей
лазерной техники, перспективы продаж на отечественном рынке биржевых комплексов
западного производства представляются весьма благоприятными.
|