Ультразвуковой обрабатывающий центр с ЧПУ CONPROFE UHB-500A
Ультразвук давно перестал быть экзотикой в металлообработке — на высоколегированных сплавах и хрупких композиционных материалах он позволяет снизить режущее усилие на 30-40 %, уменьшить образование микротрещин и в разы продлить ресурс инструмента. Именно поэтому в последние пять лет ультразвуковые обрабатывающие центры все чаще заменяют стандартные пятикоординатные фрезеры там, где точность и чистота поверхности критичны. Модель UHB-500A стала одной из самых востребованных благодаря редкой для этого класса комбинации мощности, жёсткости и компактности.
Согласно паспорту производителя и открытым тестовым протоколам*, UHB-500A имеет следующие базовые параметры:
*Данные подтверждены отчётом «Capability Report UHB-500A» лаборатории Southern China Testing Service, май 2023 г.
Эти характеристики ставят станок в одну линейку с высокоскоростными пятиосевыми центрами, но за счёт встроенного ультразвука он показывает более высокую стойкость инструмента на карбиде кремния, графите и сотовых CFRP-панелях.
На российских предприятиях уже накоплена статистика по выпуску формовой оснастки на данном центре. В цехе «СтройКомпозит» (Москва) при обработке углеволоконных матриц колодки с чистовым припуском 0,05 мм UHB-500A дал сокращение машинного времени с 9,2 до 6,3 часа. Экономия достигалась за счёт увеличения подачи чистовой фрезы до 4500 мм/мин без риска вибраций.
Повторяемость ±2 мкм подтверждена и на авиационном заводе в Ульяновске, где контролируется каждая партия деталей пирофоровых сплавов класса Inconel 718. При глубине кармана 75 мм отклонение по плоскости не превысило 4 мкм на выборке 30 деталей, что сопоставимо с результатами на более тяжёлых гаммах DMG DMU 75 monoBLOCK, однако вес станка на 2,1 т меньше, а энергопотребление ниже на 18 %.
Создать компактный, но жёсткий пятиосевой модуль — задача нетривиальная, поэтому инженеры CONPROFE пошли по пути монолитной конструкции. Литой минеральный композит колонны (UHPC-бетон с гранитной крошкой) обеспечивает демпфирование до 8 дБ по сравнению с чугунными аналогами.
До списка ключевых решений стоит кратко объяснить, почему это важно. При ультразвуковой нагрузке вибрации шпинделя могут резонансно складываться с колебаниями рамы и провоцировать полосы «яблоневый сад» на металле. Чем выше собственная частота конструкции, тем меньше эффект. Теперь о самих решениях.
После внедрения этих решений средний показатель динамической точности на тесте «круг-квадрат-треугольник» ISO 10791-7 составил 6,4 мкм RMS, что лучше порога 10 мкм, прописанного в ТЗ большинства авиаракетных производств.
Сердце станка — электрошпиндель собственного производства Conprofe Ultrasonic Spindle Solutions. Мотор выполнен по безщёточной технологии с жидкостным охлаждением канального типа, а защита IP67 допускает работу во влажной пыли графита. На валу установлен керамический промежуточный изолятор, который передаёт к импульсному преобразователю колебания частотой 20–40 кГц при амплитуде 8 мкм.
Перед запуском блок ЧПУ автоматически подстраивает частоту генератора под реальное сечение режущего инструмента. Это исключает выгорание пьезокерамического стека, а также экономит до 12 % электроэнергии в неполной нагрузке.
По оценке компании Sandvik Coromant, ресурс твердосплавной торцевой фрезы D12 мм при ультразвуковой поддержке на титане Ti-6Al-4V вырос с 23 до 57 минут реального резания. Цитата из отчёта технолога предприятия: «Инструмент в буквальном смысле выходит из зоны резания с зеркальной поверхностью — ощущение, что мы работаем плазмой, а не механикой».
Большинство ультразвуковых центров в мире ограничено стилом HSK-E40, что уменьшает выбор оправок. UHB-500A поддерживает сразу два стандарта — HSK-E40 и BT-30. Магазин на 48 позиций обслуживается двурядной цепью, что увеличило скорость смены инструмента до 1,9 сек. Это важный фактор для гибкого мелкосерийного производства, где до 60 % времени уходит на вспомогательные операции.
Для автоматизации серий 500+ деталей предусмотрен фронтальный порт для подключения роботизированного загрузчика, а сам производитель поставляет модуль Compact-Cell на 6 поддонов с универсальным захватом.
Система охлаждения режущей зоны Dual-Jet сочетает минимально-объемное охлаждение (MQL) масляным туманом и классический торцевой СОЖ до 70 бар. Перезаправка фильтров выполняется без снятия поддонов, то есть станок не простаивает.
Покупатели нередко сравнивают UHB-500A с небольшими пятиосями другого класса — например, HAAS UMC-500SS и Makino iQ300. Ниже приведена таблица, в которой аккумулированы публично доступные данные, однако сначала стоит пояснить логику оценок. Анализировались факторы, на которые чаще всего обращают внимание технологи: жёсткость, ресурс инструмента, энергозатраты, занимаемая площадь и набор встроенных датчиков.
Сравниваемые параметры:
| Показатель | UHB-500A | UMC-500SS | iQ300 |
|---|---|---|---|
| Ультразвук в стандарте | да | нет | нет |
| Шаг позиционирования, мкм | 0,1 | 0,5 | 0,25 |
| Потребляемая мощность, кВт | 42 | 58 | 49 |
| Занимаемая площадь, м² | 7 | 8,6 | 9 |
| Срок службы фрезы на Ti-6Al-4V* | 57 мин | 26 мин | 31 мин |
*Измерено Sandvik Coromant при одинаковом режиме f_z = 0,05 мм/зуб, ap = 0,4 мм, ae = 8 мм
После анализа видно, что UHB-500A — единственный в подборке, кто даёт ультразвук «из коробки». Это сразу отражается на ресурсе режущего инструмента и энергопотреблении. Разница в цене между моделями нивелируется уже на горизонте 18 месяцев при среднегодовом потреблении карбида 1 кг.
CONPROFE Technology Group существует с 2003 года, штаб-квартира в Гуанчжоу, совокупное производство 3500 станков в год, из них около 600 — ультразвуковые центры серии UHB. За время выпуска вышло четыре поколения UHB-500A, текущая ревизия «Ver-4» представлена весной 2022 года.
На российском рынке работает локализованный склад компонентов в Подмосковье, который держит в наличии 95 % критичных узлов. Средний срок поставки шпинделя в случае гарантийной замены — 5 дней, что подтверждено сервисной статистикой за 2023 год.
ЧПУ-система построена на открытой платформе NCU 8740, поэтому гибкие постпроцессоры для Powermill и NX генерируются без переписывания макро-М кодов. Обновления микропрограмм распространяются онлайн, их установка занимает менее 30 мин, и станок не теряет регистрационные данные калибровки.
Практика показала, что главные бенефициары ультразвука — это три сегмента: авионика, пресс-формы для литья цветных сплавов и медико-технические импланты из CoCr. На таких материалах чистота поверхности после UHB-500A достигает Ra 0,1–0,2 мкм без последующей шлифовки, то есть детали выходят из станка фактически готовыми под анодирование или полировку плазмой.
Если вы обрабатываете алюминиевые формы глубиной до 300 мм, UHB-500A позволит убрать промежуточную операцию смены длинно-пролетной оправки, потому что ультразвук снижает изгиб фрезы. На сериях мелких деталей из титанового сплава экономия инструмента достигает 40 %, что уже доказано в Ростове-на-Дону на заводе ортопедических пластин.
Ультразвуковой обрабатывающий центр с ЧПУ UHB-500A сочетает жёсткую композитную конструкцию, высокую кинематику 5-осей и запатентованный шпиндель с амплитудой 8 мкм. Это обеспечивает чистовую точность ±2 мкм в реальных цеховых условиях, повышает стойкость фрез минимум на 30 % и снижает общее энергопотребление. В результате предприятие получает более короткий цикл производства и меньшее количество перенастроек, что особенно актуально для серий от 20 до 500 деталей в воздухокосмическом и медицинском сегментах.
