ВНИИИНСТРУМЕНТ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
Телефон для контактов: (495) 366-94-11, е-mail:
Научные разработки «ВНИИИНСТРУМЕНТ»

 

 



  • Разработка и внедрение новых видов инструмента

    Специалистами «ВНИИИНСТРУМЕНТ» уже в 1948 г. была разработана широкая номенклатура резцов, фрез, расточного инструмента, разверток и зенкеров, оснащенных напайными пластинами из твердого сплава, которые широко внедрялись в отечественной промышленности. К 1950 г. общий выпуск твердосплавных инструментов по сравнению с 1949г. вырос в 22 раза.

    Следующим этапом развития твердосплавного инструмента было создание сборного инструмента со сменными неперетачиваемыми пластинами.

    В институте эта задача была решена на основе оригинальных изобретений А. В. Акимова и Б. И. Самойлова. В результате реализации комплекса НИОКР были разработаны гаммы конструкций сменных неперетачиваемых пластин, сборных резцов, расточного инструмента, торцевых фрез, сверл, оснащенных сменными неперетачиваемыми пластинами, обеспечивающими устойчивое формирование стружки при обработке наиболее распространенных конструкционных материалов, применяемых в машиностроении. Внедрение этих решений коренным образом изменили инструментальное оснащение металлообрабатывающих производств.

    В создание и внедрение в промышленность сборных инструментов, осна­щенных твердосплавными сменными неперетачиваемыми пластинами в этот период важнейший вклад внесла лаборатория твердых сплавов. В лаборатории были созданы технологии производства всех новых видов твердосплавных СНП. За эту работу заведующая лабораторией Г. С. Ананьина была удостоена ордена Ленина.

    В 1984—1990 г.г. институтом было разработано и освоено на инструмен­тальных заводах страны новое — третье поколение сборных инструментов, полностью соответствующих международным стандартам. Особенность этих инструментов заключается в возможности использования как отечественных, так и зарубежных стандартных сменных неперетачиваемых пластин из твердых сплавов, в т.ч. с одно-многослойными покрытиями и керамики на стан­дартизованных узлах крепления инструментов.

    Кроме того, были разработаны системы инструмента для точения, расточки, обработки канавок, формирования резьбовых поверхностей; системы инструмента для расточных работ, включая сборные модульные системы инструмента, системы инструмента для обработки труб и муфт нефтяного сортамента, инструменты для сверления отверстий.

    Это позволило в значительной степени сократить зависимость от импорта инструментов, обеспечить развитие производства для внутреннего рынка и экспорта. Эта задача была решена в значительной степени благодаря плодот­ворному творческому сотрудничеству специалистов института с инженерными службами инструментальных заводов, осваивавших новое производство.

    По мере насыщения промышленности автоматизированным оборудованием для эффективной работы агрегатных станков, станков-автоматов и автоматических линий разрабатываются принципиально новые виды инстру­ментов и инструментальная оснастка: режущий и вспомогательный инструмент с исполнительными механизмами для регулирования перемещений режущего инструмента по мере его износа; приспособления для предварительной настройки инструмента на размер; устройства для гарантированного формирования стружки, не мешающей циклу автоматической обработки.

    За разработку принципов комплексной автоматизации машиностроения, проектирование и освоение автоматического завода поршней большая группа инженеров и рабочих была удостоена Государственной премии СССР.

    Коллективом института созданы режущие инструменты и инструментальная оснастка для автоматизированного цеха шариковых и роликовых подшипников на ГПЗ-1, автоматических линий изготовления валов электродвигателей, зубчатых колес и т.п.

    Значителен вклад института в освоение производства новых легковых ав­томобилей на создаваемом Волжском автомобильном заводе. Это и участие в организации производства режущего и вспомогательного инструмента для Волжского автомобильного завода на инструментальных заводах страны, и разработка комплексной технологии изготовления инструментов с примене­нием отечественного оборудования, технологических средств и инструмен­тальных материалов для получения инструментов, удовлетворяющих по каче­ству и стойкости автоматизированному производству ВАЗа.

    Подобные работы, проведены институтом также и для обеспечения режу­щим инструментом производства грузовых автомобилей в период ввода в строй Камского автомобильного завода.

    В ходе решения институтом важной народнохозяйственной задачи — вы­сокопроизводительной обработки крупногабаритных изделий типа металлур­гических слитков, заготовок судовых валов, деталей тяжелого оборудования была создана система инструмента для крупных, тяжелых и уникальных станков с весом обрабатываемых деталей до 20 тонн и более, съемами стружки с глубиной 30—50 мм и подачами 4—6 мм/оборот. Работа выполнялась «ВНИИИНСТРУМЕНТ» в сотрудничестве с Краматорским политехническим институтом, УкрНИИспецсталь, Сестрорецким инструментальным заводом и маши­ностроительными заводами страны.

    В 1978—1986 г.г. институтом был выполнен комплекс конструкторско-технологических работ по созданию и освоению в производстве на инструмен­тальных заводах нового поколения конструкций и систем инструмента для автоматизированного оборудования, включая создание режущего и вспомо­гательного инструмента, конструкции вспомогательного инструмента, гаммы сборных резцов, торцовых и концевых фрез, сверл, зенкеров, расточных инструментов, оснащенных новыми видами сменных неперетачиваемых твердосплавных пластин, в т.ч. с центральным коническим отверстием и с многослойными износостойкими покрытиями. Эти разработки принципиально расширили область применения сборного инструмента и позволили повысить производительность обработки в машиностроении.

    В период 1968—1990 гг. коллективом института совместно с предприятиями станкостроения и инструментальной промышленности впервые был решен комплекс задач, связанный с созданием систем режущего и вспомогательного инструмента, и комплектацией ими станков с ЧПУ, обрабатывающих центров и гибких автоматизированных участков на их основе. В результате этих работ все серийно выпускаемые станкозаводами металлорежущие станки с ЧПУ (свыше 100 типоразмеров) оснащались комплектами высококачественного режущего и вспомогательного инструмента. В этот период созданы и первые отечественные модульные инструментальные системы для станков с ЧПУ, обес­печивающие оптими­зацию инструмен­тального хозяйства производств. Создана технология изготовле­ния прессоснастки для изготовления прогрессивных твер­досплавных пластин и методы ее контроля.

    В связи с развитием отечественного приборостроения и часовой промышленности институтом в 60-70 годы были разработаны и внедрены в промышленность конструкции и ориги­нальная технология производства режущих инструментов малых размеров и высокой точности (сверл, разверток, метчиков, фрез и т.д.).

    С 1970 г. в институте в сотрудничестве с рядом институтов АН СССР были начаты работы по исследованию синтетических сверхтвердых материалов (ССТМ) - кубического нитрида бора, синтетических алмазов и режущей керамики, созданию инструментов, оснащенных режущими элементами из этих материалов. Разработана гамма токарных и рас точных инструментов, расточных головок, торцевых фрез, резьбонарезных резцов, от резных фрез торцевых фрез кассетной конструкции и другой инструмент. Созданы технологии заточки режущих элементов из этих материалов. В результате этих работ на ряде инструментальных заводов было организовано их серийное производство.

    Важная работа проведена по разработке конструкций и освоению произ­водства инструмента для обработки глубоких отверстий. В сотрудничестве с рядом организаций и предприятий созданы твердосплавные сверла односто­роннего резания, эжекторные сверла, развертки одностороннего резания.

    Среди принципиально новых видов инструмента и технологий, созданных институтом в шестидесятых годах — высокопроизводительный способ зуботочения для нарезания цилиндрических зубчатых колес, разработанный д.т.н., проф. Ю. В. Цвисом. Комплекс выполненных работ включал создание теории, методик проектирования и конструкций инструментов (обкаточных резцов) и станков для зуботочения.

    С определением института в качестве головного в инструментальной промышленности работы по внедрению разработок распространяются на многие отрасли машиностроения. Сфера деятельности института расширена за счет проведения работ по слесарно-монтажному и станочному дереворежущему инструменту.

    В созданном в 1965 г. отделе станочного дереворежущего инструмента ос­новным направлением стало создание твердосплавных инструментов в связи с широким внедрением в деревообрабатывающей промышленности новых древесных материалов и пластиков, интенсивно затупляющих режущие кромки инструмента.

    Охватывая все научно-технические направления НИОКР по дереворежущему инструменту, коллектив, работая в тесном контакте с инструментальными предприятиями страны, успешно способствовал резкому увеличению (практически удвоению выпуска за каждые 5—7 лет вплоть до 1992 г.) выпуска дереворежущего инструмента и повышению его технического уровня, уст­ранили отставание по сравнению с зарубежными странами в выпуске дерево­режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом. Был организован се­рийный выпуск нового инструмента для производства окон для линий обра­ботки бревен для фрезерно-пильных, фрезерно-брусующих и фрезернообрезных станков, современного концевого инструмента, комбинированного инструмента для мебельной промышленности, эффективных конструкций инструмента с твердым сплавом для производства штучного и щитового пар­кета, изделий мебели, шипорезного инструмента.

    В последние годы специалисты по деревообработке выполнили комплекс работ по внедрению инструмента для мебельной и строительной индустрии взамен импортного (инструмент для производства окон, профильные фрезы насадные и концевые для мебельной промышленности, пилы круглые для резки пустотелых пластиковых профилей, труб, для раскроя негорючего утеплителя, фрезы для производства пластиковых окон), выполняются поисковые исследования по изготовлению пил, ос­нащенных напайными двухслойными пластинами кубического нитрида бора.

    В настоящее время продолжается разработка и изготовление опытных образцов инструмента, оказывается помощь в освоении выпуска дереворежущего инструмента на инструментальных заводах (Томском, Белгородском, Свердловском, Серпуховском, на малых предприятиях России в городах Пермь, Волгоград, Санкт-Петербург, Йошкар-Ола и др.), выполняет сертификационные испытания на безопасность.

    Инструментальные материалы

    Широкое признание получили работы института по созданию, испытанию и внедрению в промышленности быстрорежущих сталей вольфрамомолибденовой группы, проводимые в сотрудничестве с институтами УкрНИИспецсталь, ЦНИИчермет, Станкин и др. В результате исследований, кроме двух используемых ранее сталей марок Р18 и Р9, были внедрены стали марок Р9М4, Р6М5, из быстрорежущих сталей повышенной производительности — стали марок Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р9К5, Р9К.10, а позднее Р9М4К5 и Р6МЗК.5. Была также разработана группа марок сталей с 6%-ным содержанием хрома для изготовления инструмента, применяемого при холодном пластическом деформировании (марки Х6ВФ6, Х6ВФМ, Х6ВЗСМФ), и для инструмента горячего пластического деформирования (50X6 ВФМ).

    Значительные исследования проводились по отработке условий применения и использования в качестве инструментальных материалов мартенсит-нестареющих сплавов (МСС). Их особенностью является интерметаллидное упрочнение, позволяющее на основе сложного легирования получать твердость 66—68 единиц по Роквеллу. Такие сплавы нашли применение при обработке труднообрабатываемых сплавов в авиационной промышленности.

    В области оптимизации термической обработки быстрорежущей стали институтом проведены значительные работы. Разработаны и внедрены на инструментальных и машиностроительных заводах технологические регламенты термической обработки различного инструмента из сталей различных марок.

    Разработаны технологии раскисления ванн и методы совершенствования нагрева заготовок при термообработке.

    В институте совместно с ЦНИИЧерМетом широко исследованы пласти­ческие свойства быстрорежущих сталей и выявлен эффект сверхпластичности в области докритических температур, который в дальнейшем использовался на инструментальных заводах при пластической деформации сверл, метчиков и концевых фрез.

    Важным направлением деятельности института являются работы в области резания металлов новыми инструментальными материалами и инструментами. Испытаниям подвергались различные твердые вольфрамосодержащие и безвольфрамовые сплавы, режущая керамика, быстрорежущие стали различных композиций, проверялись смазочно-охлаждающие средства, выпускаемые различными организациями и инофирмами. По результатам испытаний разрабатывались рекомендации по применению новых инструментальных материалов, а также предложения по нормативам режимов резания.

    Непосредственно после создания в институте были развернуты работы по оказанию научно-технической поддержки инструментальных заводов и общему анализу их деятельности, а в дальнейшем и работы по специализации заводов. Наиболее крупные работы были связаны с разработкой специализации вновь строящихся и расширяющихся заводов. Среди них наиболее интересны работы по разработке специализации Оршанского инструментального завода, Храпуновского инструментального завода, Кулябского завода опытно-технологической оснастки.

    Технологические процессы

    Быстрому освоению инструментальными заводами производства твердо­сплавного напайного инструмента способствовали разработанные институтом способы пайки, например, пайки с помощью индукционного нагрева токами высокой частоты. Этот способ стал основным на всех инструментальных заводах.

    В 50—60 годы были созданы припои, не содержащие, в отличие от зарубежных, серебра и обеспечивающие высокое качество соединения, а также технологические способы снижения внутренних напряжений, возникающих в твердых сплавах при пайке.

    В институте разработано свыше 40 марок порошковых припоев для пайки инструментов с рабочей частью из быстрорежущих сталей, твердых сплавов и сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора и алмаза. На­иболее широкое применение в промышленности получили порошковые при­пои марок ПИ 8; ПИ 12; ПИ 25; ПИ 26, обеспечивающие получение высоких режущих свойств паяного инструмента и повысить работоспособность инструмента в 1,5—2 раза.

    Созданный порошковый припой марки ПЖ60НХБ позволяет получать прочные на уровне сварных соединения быстрорежущих и конструкционных сталей, обеспечить экономию быстрорежущих сталей по сравнению с цельным инструментом.

    Весьма эффективным для инструментального произво­дства была разработка на основе созданного в институте порошкового припоя, технологических процессов полу­чения паяного составного инструмента, применяемых как в инструментальной, так и других отраслях промышленности.

    В последние годы разрабатываются и изготавливаются новые флюсы, созданы малогабаритные установки для электроконтактной пайки инструмента и других изделий, разрабатываются технологические процессы получения паяного инструмента для применения в различных отраслях промышленности.

    Разработаны методы и оборудование для пластической деформации в производстве сверл, начиная с секторного проката и кончая технологией и станами продольно-винтового проката сверл, а также способ безоблойной штамповки заготовок насадного инструмента: долбяков; различных типов фрез, позволяющий экономить от 25 до 55% быстрорежущей стали. Эти процессы широко применяются на инструментальных заводах страны. Совместно с ЭНИКмашем были созданы комплексы горячего выдавливания крупно­габаритных сверл диаметром до 70 мм, обеспечивающие до 30% экономии быстрорежущей стали.

    В 50-70 г.г. значительное внимание институт уделял совершенствованию технологии напилочного производства. Разработанный процесс индукционного нагрева заготовок напильников под закалку полностью заменил старый метод печного нагрева. Была разработана гамма полуавтоматов для закалки напильников всех основных типоразмеров, а также способ изготовления на­пильников с нарезаемыми зубьями.

    Значительное внимание было обращено на методы достижения экономии быстрорежущей стали при изготовлении инструментов. Были разработаны конструкции сварного инструмента, способы стыковой сварки заготовок с предварительным подогревом, снижающие припуски на сварку в 3—4 раза, технология сварки инструмента трением, сокращенный изотермический отжиг сварных заготовок.

    Впервые в стране институтом разработаны технологические процессы ме­ханической обработки на станках с ЧПУ корпусов сборного инструмента, сверл, концевых и торцовых фрез. Эти разработки и в настоящее время явля­ются базовыми на большинстве инструментальных заводов страны.

    Значительные разработки выполнены специалистами института по созда­нию отечественной технологии и оборудования для производства прецизион­ного быстрорежущего и твердосплавного инструмента методами вышлифовки цельных заготовок. В результате созданы специальные установки для вышлифовки инструмента, разработаны и освоены на ряде инструментальных заводов процессы изготовления инструмента. Эти разработки выполнялись отделом новой технологии производства инструмента.

    Повышение эксплуатационных свойств режущего инструмента постоянно являлись ядром исследований, проводимых институтом. Решая эти задачи в сотрудничестве с научно-исследовательскими институтами АН УССР, ВУЗами, машиностроительными и инструментальными предприятиями в 1975—1980 гг. были организованы серийное производство и внедрение установок и разработанных во «ВНИИИНСТРУМЕНТ» технологических процессов нанесения износостойких покрытий на инструмент в инструментальной отрасли страны. Созданы технологические процессы нанесения методами конденсации с ионной бомбардировкой в вакууме (К.ИБ) однослойных, многослойных и композиционных износостойких покрытий из нитридов металлов четвертой и шестой групп периодической системы элементов, обеспечивающие значительное повышение качества и производительности выпускаемого в стране инструмента. Лицензии на созданные технологические процессы проданы предприятиям и фирмам ряда зарубежных стран, включая США.

    За эти работы работники института удостоены Государственной Премии СССР.

    В 1985-1988 г.г. институт выполнял работы по подготовке лицензионных соглашений, связанных с техническим перевооружением инструментальных заводов. В результате было освоено производство биметаллических ленточных пил на Минском инструментальном заводе и крупногабаритных фрез на Белгородском заводе фрез.

    В 80 годы впервые в стране институт начал разработки и внедрение на инструментальных заводах страны технологии вакуумной термической обработки инструмента из быстрорежущих и инструментальных сталей в компрессионных вакуумных электропечах. Такая технология обеспечила уменьшение деформаций инструмента, стабильность качества термообработки, получение инструмента с бездефектным поверхностным слоем, а также обеспечивает экологически чистый процесс производства инструмента. Эта технология эффективно сочетается с технологическими процессами нанесения износостойких покрытий.

    Весьма важными были работы института в области контроля режущего инструмента. ВНИИ и Бюро взаимозаменяемости совместно с инструментальными заводами систематизировали и выполнили комплекс работ по разработке типажей контрольно-измерительного инструмента, созданию измерительных средств контроля инструмента и оснащению ими инструментальных заводов.

    Разработки последних лет

    В последние годы стержнем НИОКР, выполняемых институтом, стали ра­боты по исследованию и разработке инструментов самого широкого профиля для высокоскоростной обработки металлов с применением сверхтвердых материалов, ультрамикродисперсных покрытий, современных типов вспомо­гательного инструмента.

    Для обеспечения высокоскоростной обработки металлов созданы гаммы твердосплавного прецизионного инструмента и инструмента, оснащенного сверхтвердыми инструментальными материалами на основе кубического нитрида бора, обеспечивающие устойчивое резание со скоростями, превышающими нормативные в 5—10 раз.

    Поскольку при высокоскоростной обработке важнейшую роль играет минимизация массы инструмента и дисбаланса, в институте разработаны конструкции торцовых фрез из легких сплавов, защищенных от деформаций специальными покрытиями, для высокоскоростной обработки режущими элементами из сверхтвердых материалов. Это решение позволило уменьшить при равных габаритах массу инструмента до 2-х раз, а дисбаланс в 2—4 раза, что обеспечило эффективное применение этих инструментов на высокоскоростных станках с ЧПУ.

    В рамках государственного контракта создана уникальная установка для нанесения вакуумно-плазменного нанесения покрытий ультрамикродисперсного класса, оснащенная новыми импульсными источниками питания, обес­печивающая нанесение высококачественных износостойких покрытий в ши­роком диапазоне размеров инструмента, составов покрытий, их структуры, и температур. Создание этой установки открывает новые возможности для по­вышения стойкости производимого инструмента и расширения областей его применения.

    Для обработки качественных деревянных изделий на высокоскоростных деревообрабатывающих станках с ЧПУ разработана гамма концевого твердо­сплавного инструмента, обеспечивающая изготовление фасадных и иных де­талей мебели высокого качества. Разработанные инструменты полностью за­меняют применявшиеся ранее импортные.

    Для обработки деталей дверей и окон созданы наборы дискового иструмента, оснащенные твердосплавными не-перетачиваемыми пластинами, обеспечивающие комплектную высококачественную обработку изделий и замещение импорта подобного инструмента.

    На этапах от реализации научных идей до конкретного воплощения в реальные конструкции инструмента, оснастки, обо­рудования весьма значительна роль Мос­ковского опытного инструментального завода — опытной базы института, где многие годы успешно трудились высокопрофессиональные мастера. На протяжении 50-ти лет завод изготавливал образцы большинства новых видов инструмента, а также станки для высокочастотной закалки напильников, станки для доводки фасок на твердосплавных пластинах, установки для правки за­готовок инструментов, установки для шлифования и заточки инструмента, нагрева­тельные посты для станов прокатки сверл, контрольноизмерительные приборы и многое другое.

    Значительные результаты получены институтом в области создания оригиналь­ных конструкций инструмента и технологии его изготовления. За годы существования института было получено свыше 600 авторских свидетельств на изобретения, более 180 патентов и авторских свидетельств на изобретения, более 180 патентов и авторских свидетельств за рубежом, заключено 15 лицензионных соглашений с США, Италией, ФРГ, Венгрией, ЧССР и т.д.

    Большое внимание уделялось в институте научно-технической информации и в том числе изданию сборников трудов «ВНИИИНСТРУМЕНТ», рекламных проспектов, каталогов, классификаторов продукции. Институт многократно представлял достижения инструментальщиков на проводимых в стране и за рубежом выставках.

    В результате многолетних усилий руководства института и в первую очередь директоров института нова была решена задача строительства нового комплекса зданийВНИИ; в 1975 г. была введена первая очередь нового инженерно-лабораторного корпуса института. В 1988 г. строительство ИЛ К завершилось. В комплексе зданий общей площадью 30000 кв. м. размещены лаборатории и отделы института, опытный инструментальный завод, научно-техническая библиотека, конференц-зал на 400 мест, столовая для сотрудников.

    Прошедшая приватизация института обеспечила сохранение контрольного пакета акций у государства, что положительно сказалось на сохранении как коллектива, так и имущественного комплекса института.

    Значительное внимание уделяется сохранению социальной сферы. За пос­ледние годы был сохранен комплекс зданий и сооружений лагеря отдыха детей «Солнышко».

    Институт располагает современными исследовательскими и производственными мощностями, в его составе научные отделы, проводящие исследования в области поиска новых износостойких покрытий, технологии пайки, создания новых конструкций режущего, слесарно-монтажного, вспомогательного инструмента, разработки новых технологических процессов механической обработки инструмента. Институт ведет большую работу по стандартизации инструмента, возглавляя технический комитет ТК-95 по стандартизации «Инструмент», включающий 8 подкомитетов, охватывающих все разнообразие инструмента. В институте создан центр по сертификации всех видов режущего и слесарно-монтажного инструмента.

    Во «ВНИИИНСТРУМЕНТ» подготовлены и изданы:

    - информационно-справочная система T/lnfo «Отечественные и зарубежные производители металлорежущего, слесарно-монтажного, дереворежущего, абразивно-алмазного и вспомогательного инструмента»;

    - справочник «Инструмент и технологическая оснастка, изготавливаемые инструментальными заводами России, СНГ и Балтии»;

    - сборники «Сопоставление нормативной документации по ГОСТ и DIN на металлорежущий инструмент, слесарно-монтажный инструмент, дереворежущий инструмент, абразивно - алмазный инструмент и вспомогательный инструмент».

    Подробнее об изданиях можно узнать в разделе «Издаваемая во «ВНИИИНСТРУМЕНТ» литература»

     

     

     
    Телефон для контактов: (495) 366-94-11, е-mail:

    © ВНИИИНСТРУМЕНТ,  2006-2011