Ультразвуковой Обрабатывающий центр ЧПУ UHB-400A

Компания Conprofe Ultrasonic с 2008 года выпускает ультразвуковые и гибридные станки для труднообрабатываемых материалов, ежегодно отгружая свыше 1900 машин 40 моделей. Модель UHB-400 появилась в 2017 году, в 2021 году вышла третья, актуальная ревизия «A». Ниже — детальный разбор того, чем именно эта машина интересна российскому цеху, работающему с титаном, жаропрочными сплавами и керамикой.

Область применения

UHB-400A создавался как типовой «рабочий мул» для средне-серийных партий сложных деталей: наконечники топливных форсунок, импеллеры, оптические держатели, пресс-формы со вставками из карбида вольфрама. Его берут предприятия, где классические ВЧ-фрезеры уже не справляются с износом инструмента и микротрещинами на кромке.

Основные технические характеристики

Перед тем как перейти к нюансам технологии, приведём ключевые цифры — именно на них инженеры опираются, разрабатывая маршрут обработки.

Перемещения и стол

В таблице собраны паспортные данные третьей ревизии станка.

Сначала Conprofe применил традиционную чугунную литую станину, но в версии «A» перешёл на минералокомпозит — виброгашение выросло на 35 %, что подтверждено собственными рапортами испытаний завода в Гуанчжоу.

Шпиндель и ультразвук

Для UHB-400A используется моторшпиндель Conprofe серии CUHS-24/15:

• максимальная скорость 24 000 об/мин,
• мощность S6 — 15 кВт,
• крутящий момент 19 Н·м с момента старта,
• конус HSK-A63 с расточкой под сварные ультразвуковые держатели.

В корпусе шпинделя интегрирован пьезокерамический излучатель на 20–33 кГц с амплитудой колебаний 8–15 мкм. В отличие от внешних генераторов, здесь нет переходных муфт, поэтому дополнительное биение не превышает 2 мкм.

Преимущества гибридной технологии

Многие инженеры думают, что ультразвук — это «маркетинг». На деле вибрация малой амплитуды существенно меняет механику стружкообразования.

Снижение силы резания

В испытаниях на Ø8 мм конце-вой твердосплавной фрезе (Ti6Al4V, ap = 1 мм) сила резания упала с 210 Н до 118 Н. Это даёт:

• меньшее отклонение детали,
• возможность поднять подачу до 2600 мм/мин без ухудшения шероховатости.

Долговечность инструмента

Компания публикует ресурс фрезы КМ-5 по титану — 23,4 м при ультразвуке против 9,8 м в обычном режиме. Экономический смысл прост: износ режущей кромки — одна из главных статей затрат при обработке жаропрочных сплавов.

Конструкция для стабильной точности

UHB-400A проектировался под повторяемость 3 мкм в круглосуточном рабочем цикле. Это достигается несколькими инженерными решениями.

Минералокомпозит и рельсы

Минералолит не накапливает тепло, а направляющие THK размером 35 мм опираются в отливку через клиновидные подушки, что убирает «подпрыгивание» каретки на высоких ускорениях.

Термоконтроль

В станке шесть жидкостных контуров: шпиндель, опорный подшипник, базовый блок ультразвука, шарико-винтовая пара X/Y, а также узел B-оси. Температура поддерживается в диапазоне 22 ± 0,5 °C, поэтому даже при 9-часовой непрерывной обработке смещение не превышает 2 мкм.

Программная среда и ЧПУ

UHB-400A поставляется с FANUC 0i-MF Plus русифицированного меню. Для подачи ультразвукового сигнала задействован M-код M120, а параметры колебаний заносятся как пользовательские макросы. На практике это значит, что переход с классического ударного фрезера на гибридный занимает один-два дня: постпроцессор не меняется, добавляется лишь активирующая строка в начале операции.

Сравнение с аналогами

Покупатель всегда смотрит шире каталога одного бренда, поэтому ниже сводка, показывающая, почему российские производственники часто делают выбор в пользу Conprofe.

Conprofe UHB-400A и DMG MORI Ultrasonic 20 linear

Обе модели используют вшитый в шпиндель ультразвук и рабочий диапазон около 400 мм. Однако:

• UHB-400A стоит приблизительно на 23 % дешевле при равной мощности шпинделя,
• базовая комплектация Conprofe включает MQL-систему с биоразлагаемой эмульсией, тогда как у DMG MORI она идёт как опция,
• DMG MORI предлагает позиционирование 1,5 мкм против 2 мкм у Conprofe, но при серийном выпуске пресс-форм разница конечной геометрии не выходит за толеранс.

Conprofe UHB-400A и CHMER CUX-400

CHMER применяет навесной ультразвуковой держатель, что:

• увеличивает длину связки на 80 мм,
• снижает жёсткость при тяжёлых подачах.

При одинаковом тарифе на электроэнергию UHB-400A даёт экономию 7,8 кВт·ч за смену, поскольку излучатель питается от встроенного 2 кВт инвертора, а CHMER использует внешний 4 кВт генератор.

Экономика владения

Чтобы понять, насколько машина «окупается», китайский производитель приводит расчёт TCO на пятилетний цикл при трёхсменной работе.

• Инструмент: экономия 1,96 млн ₽ за счёт большего ресурса.
• Энергия и СОЖ: минус 420 тыс. ₽ по сравнению с традиционным ВЧ-фрезером.
• Плановое ТО: один комплект уплотнений ультразвукового модуля 38 тыс. ₽ раз в два года.

Итого прямые расходы снижаются на 16–18 % — эта цифра подтверждена отчётами трёх российских пользователей на отраслевом форуме cnc-zone.ru (раздел «Оборудование с ультразвуком», темы от 2022 г.).

Интеграция в российское производство

UHB-400A свободно проходит сертификацию Минпромторга по постановлению 719, так как свыше 60 % стоимости узлов (ЧПУ, электрика, шарико-винтовые пары) приходится на страны Таможенного союза и Китай, подпадающие под упрощённые схемы ввоза. Практика показывает, что срок ввода под ключ от получения станка на склад до первой детали — три недели: неделя на расштабовку и юстировку, две недели на оптимизацию режимов резания.

Заключение

Conprofe UHB-400A объединяет высокооборотный HSK-шпиндель, интегрированный ультразвук и минералокомпозитную станину. Такое сочетание даёт три ключевых преимущества: сокращение сил резания почти вдвое, рост стойкости инструмента в 2,3 раза и повторяемость 3 мкм в длительном цикле. Именно поэтому станок выбирают предприятия, выпускающие детали из титана, никеля и технической керамики сериями 300–500 штук в месяц, где каждый процент экономии на режущем инструменте сразу превращается в ощутимую прибыль.