Поездка сотрудников журнала «Потребитель. Инструменты» на Ижевский механический завод (ИМЗ)

Инструменты с маркой Baikal знакомы многим, еще больше людей знают про одноименное оружие. В общем, когда нам представилась возможность посетить Ижевский механический завод, мы с радостью согласились… За организацию экскурсий по заводу и поездки в целом выражаем благодарность Борису Михальчуку, Галине Валеевой, Сергею Кострову, Нигмадзяну Аглямутдинов и другим сотрудникам завода.
Изначально Ижевский механический завод был почти стопроцентно оборонным заводом. Позже переориентировался на выпуск гражданской продукции, в частности оружия для охоты и самообороны.
В 1958 г. был даже образован второй конструкторский отдел, занятый разработкой товаров народного потребления и спецтехники. Сейчас этот отдел занимается электроникой для стрелкового оружия, медицинской техникой, микроэлектроникой, нефтегазовым оборудованием, автокомпонентами, фасовочным оборудованием и электроинструментом. Всего конструкторский отдел «мирной направленности» состоит из 141 человека, включая конструкторов и технологов.
Среди интересных разработок, которыми Россия может гордиться по праву, — нефтегазовое оборудование, представленное двумя приборами, один из которых в продаже уже несколько лет. Оба предназначены для измерения координатного положения скважин. Первый диаметром 73 мм и длиною 2,5 метра, второй диаметром 42 мм. Приборы опускают в скважину протяженностью до 6000 м (максимальная длина кабеля). Это современные и конкурентоспособные на мировом рынке изделия.
Как оказалось, заводчане могут рассказывать о своей продукции буквально часами, уходя от инструментов то в одну, то в другую сторону: уж очень много направлений…

Первым человеком, рассказавшим нам о дрелях и перфораторах предметно и обстоятельно, оказался Сергей Юрьевич Костров, главный конструктор направления:
— Выпуск электроинструмента был освоен в 1993-м году в рамках конверсии взамен резко сократившихся госзаказов на военную продукцию. До этого попробовали свои силы в изготовлении кухонной техники (комбайна с 10-ю насадками). Он давно уже снят с производства, но свою лепту в становление инструментов внес: изначально мы закупали двигатели для комбайнов на стороне, а позже были вынуждены «освоить» и мотор. Поскольку двигатель у нас получился очень хороший, решили искать для него другие применения. Так мы вышли на ВНИИСМИ, в результате совместной деятельностью было поставлено на конвейер первое совместное изделие – перфоратор. Изделие пошло очень неплохо! Тогда на постсоветском пространстве кроме Dauer перфораторов никто не производил, да и их модели были дороже. Изделие было хорошо встречено рынком, в результате чего мы получили поддержку руководства завода. Хорошо было еще и то, что перфоратор – изделие технически сложное – позволил поддержать уровень технологии на высоком уровне.

В течение следующих 3-4 лет были поставлены на конвейер дисковая пила, электрорубанок и ленточная шлифовальная машина. Объемы были небольшие 30-35 тыс. изделий в год. Проблема была в том, что не умели продавать. Ситуация на рынке менялась, стала ощутима конкуренция недорогого импорта. Перелом в развитии нам дал дефолт 1998 года и сотрудничество с «Интерсколом»: буквально за год мы увеличили объемы производства раз в десять. Было куплено новое оборудование, произведена модернизация производства. Тогда же начали работать с учетом маркетинга, то есть определять ассортимент и цены на изделия с учетом требований рынка. До сих пор мы пользуемся теми наработками.
Поначалу мы копировали изделия. К примеру, тот самый перфоратор был разработан ВНИИСМИ. Потом стали разрабатывать свои модели на основе изучения конструкций импортных, разумеется «фирменного» уровня, пытаясь их копировать. Сейчас же те изделия, что мы осваиваем, это уже целиком наша разработка, начиная с механических расчетов и заканчивая внешним видом. Пример – цепная пила.

Вкратце о том, как ведется проектирование на нашем заводе. Изначально мы проводим изучение рынка, возможностей нашего производства и оценку затрат. На основе этих данных принимаем решение о том, интересно ли данное изделие для завода и сможем ли мы предложить на рынок что-то конкурентоспособное. Если решение положительное, далее следует самый важный этап — разработка технического задания. Оно определяет портрет будущего изделия по всем критериям, как по техническим, так и по экономическим. На основание техзадания разрабатывается и оформляется проект. Он включает в себя изготовление опытного образца. В том числе покупаются образцы аналогов, которые тщательно исследуются с точки зрения возможности производства на нашем предприятии. Первый экспериментальный образец служит для снятия технических характеристик и испытаний, параллельно рисуется дизайн. На стадии макета производим полные испытания, включая ресурсные. Далее разрабатывается рабочая конструкторская документация, согласуемая с технологами. Потом производим опытную партию из 15-20 изделий, проверяя работоспособность конструкции реализованной на серийной оснастке. Далее производим установочную партию порядка 100 штук, подтверждая тем самым технологичность изделий. Изделия из этой партии проходят сертификацию. Продолжительность всех этих этапов зависит от установки: если изделие очень необходимо заводу, оно пройдет все этапы быстрее, если приоритет низкий, будет разрабатываться дольше, поскольку неизбежны пересечения с интересами других отделов. В случае когда дан зеленый свет, все эти стадии можно пройти года за два. Конечно, учитывая, что сейчас рыночная ситуация меняется быстро, мы стремимся уменьшить время от «от идеи до серийного образца». Впрочем, поскольку мы проводим маркетинговые исследования на всех стадиях проектирования, можем соответственно и вносить изменения в конструкцию.

Электроинструмент делается на том же оборудовании и на тех же площадях, что спецтехника, в связи с чем легко производить контроль качества.
Теперь, наверное, настал черед рассказать о самых новых наших разработках: о вентильном двигателе. Рассказывает главный конструктор проекта:

— Вентильным двигателем сейчас занимаются все серьезные фирмы. Зачем он понадобился нам? Сейчас «вымывается» ниша полупрофессионального инструмента, остается бытовой и профессиональный. Конкурировать с КНР в бытовом сегменте рынка бесполезно. С другой стороны, ниша дорогого профессионального инструмента прочно оккупирована известными брендами с мировым именем. Какой бы сложной ни казалась конкуренция с этими производителями, но нам нужно вступать в борьбу именно с ними, только так возможно отстоять свою долю рынка. А ведь наш бренд не так уж и силен, единственное, что мы можем противопоставить, – это оригинальные разработки. Иными словами, предложить что-то новенькое, чего нет у других.

Как известно, ресурс любого инструмента определяется в основном надежностью его электродвигателя. Взять хотя бы УШМ: две шестеренки и двигатель, причем современные шестеренки, которые сейчас делают методом порошковой металлургии, имеют очень большой ресурс. А вот двигатель… Слабые звенья мотора: щеточно-коллекторный узел, подшипники, обмотки, электрическая прочность изоляции которых со временем изменяется. Многие пытаются решить эти проблемы по отдельности (мы не исключение), но почему бы не предложить электродвигатель с качественно новыми характеристиками по ресурсу? Такой мотор существенно поднимет надежность электроинструмента в целом. Сейчас у нас уже есть образцы таких инструментов: цепная электропила и углошлифовальная машина, оснащенные вентильным двигателем.

Самый большой недостаток обычного двигателя – обмотка на роторе. Вентильный мотор ее не имеет. Первая наша удачная разработка – мотор с пакетом ротора, набранным из листов электротехнической стали. Якорь почти такой же, как и у обычного коллекторного двигателя, но без обмоток. Крупные зубцы ротора притягиваются к электромагнитам статора, за счет чего и совершается механическая работа. Сейчас в конструкции ротора многие стараются использовать магнит, мы же начали с варианта использования ротора без магнитов, как с более предсказуемого (надежного) и дешевого варианта.
Этот мотор мы установили на цепную пилу, где он вращает звездочку напрямую без редуктора. Сейчас мы пришли к выводу, что, используя магнитный ротор, сможем получить аналогичные характеристики, но заметно снизить вес и размеры. К тому же двигатель с магнитным ротором имеет более высокий КПД. Еще один путь увеличить его – уменьшить магнитный зазор, но это требует усложнения технологии, на наш взгляд, неуместного. Да и нет особого смысла: даже с ротором без магнитов и стандартным зазором мы получили КПД инструмента более 75 процентов (имеется в виду соотношение выхода мощности на валу инструмента и потребляемой из сети). Как уже упоминалось, достоинство нашего большого в диаметре мотора без магнита еще и в том, что он может работать без редуктора за счет высокого момента на выходе. Полезная мощность этого двигателя 1,3 кВт.
Разрабатывая макет, мы не ставили целью сделать электронику встроенной: опытный образец работает с выносным управляющим электронным блоком. К тому же тот обладает запасом по мощности, чтобы выдерживать всевозможные перегрузки, неизбежные на этапе испытаний. Но в принципе мы уже освоили компактный вариант электроники, уменьшенный до размеров, позволяющих расположить его непосредственно в корпусе инструмента.

В любом случае мы не считаем эти результаты существенным достижением на пути к серийному выпуску бесколлекторного мотора. Дело в том, что цепная пила – не тот инструмент, который остро нуждается в нем. На наш взгляд, она популярна в быту, и люди не готовы переплачивать значительные деньги за ее надежность. Поэтому сейчас мы вплотную занимаемся углошлифовальной машиной, в большей степени используемой профессионалами (УШМ часто служит расходным материалом — отработала год, покупай новую!).
Этот вариант мы разрабатываем в исполнении с редуктором и с магнитным ротором. Отчего такой крутой поворот? До недавнего времени мы стремились, как и все, обойтись без магнитов, теперь ситуация несколько изменилась. Впрочем, от этого мы только выиграли, потому что теперь имеем разработки обоих вариантов исполнения!
Сейчас появились подходящие по качеству китайские магниты, по цене раз в пять дешевле российских аналогов. С установкой таких магнитов характеристики двигателя значительно улучшаются: растет КПД и удельная мощность (из тех же габаритов можно выжать существенно больше). Кстати, на той же пиле наш мотор с магнитами тоже сможет работать без редуктора. Как «экзотический» вариант – разрабатываем УШМ без редуктора, но там возникают серьезные проблемы с компоновкой. Диаметр двигателя больше диаметра стандартной редукторной головки, из-за чего возникают сложности с глубиной реза и недостаточным использованием ресурса круга.

Конечно, если у нас появится бесколлекторный двигатель, готовый к производству, мы постараемся поставить его на ряд изделий. Первая на очереди — УШМ.
В общем-то, мы серьезно занимаемся этими разработками всего год, до этого около двух лет лишь прорабатывали вопрос целесообразности ведения работ в этом направлении: изучали стоимость, просчитывали экономику. Раньше коллекторный двигатель стоил намного дешевле вентильного, сейчас же за счет роста цен на медь и удешевления электроники ситуация сильно изменилась. Наступил тот момент, когда цены стали соизмеримыми. В дальнейшем эта тенденция наверняка будет сохраняться. Сейчас многие, «спохватившись», занялись этими разработками. Наша разработка ведется непосредственно на заводе, где мы собираемся делать этот мотор, что позволяет изначально учитывать технологические возможности нашего производства.
Так, принятая нами величина магнитного зазора позволяет обойтись без дополнительных операций по обработке (все, как на обычном электромоторе). С электроникой тоже проблем не видим: большинство наших инструментов уже сейчас имеют встроенный блок электроники, производимый нашим предприятием. В зависимости от необходимости он обеспечивает плавный пуск, стабилизацию оборотов под нагрузкой, ограничение оборотов холостого хода, термозащиту, защиту от токовой перегрузки – все это мы умеем делать сами и накопили большой опыт по разработке и производству электронных схем для управления работой электроинструмента.
В ближайшее время мы проведем испытания макетных образцов машин с редуктором, и будем принимать решение о запуске в производство. С машинами без редуктора этот же процесс, наверное, затянется до конца года. В итоге мы планируем получить инструмент, изготовленный по технологии того же уровня, что используется при производстве нашего обычного электроинструмента, и с ценой, сопоставимой с ценой обычного «брендового» электроинструмента.

После вводной беседы с конструкторами начались, если можно так сказать, рядовые журналистские будни: нас повели по цехам и отделам, показывая и рассказывая обо всем, что так или иначе связано с производством электроинструмента. Почему «будни»? Завод настолько огромен, что экскурсия по «тематическим цехам» заняла не один день! При этом ничего лишнего нам не показывали – можно себе представить масштаб завода в общем!

		Механический расчет. Все электроинструменты проходят стадию разработки связную с механическими расчетами. Зубчатые пары есть почти во всех видах электроинструмента. В основном это цилиндрические передачи. Для их расчетов на заводе была разработана специальная программа, не имеющая аналогов.
		Большинство важных конструкторских параметров зубчатой передачи ранее выбирались исходя из ГОСТовских рекомендаций, на основе интуиции конструктора и т.д., сейчас же подход к разработке на совершенно ином уровне. Кроме того, сразу моделируется и нарезание зубчатого колеса, что дает дополнительную наглядность всему процессу проектирования. С помощью этих технологий и наработок на заводе пересмотрели и пересчитали все зубчатые пары, используемые в инструментах. Разумеется, нецилиндрические передачи – отдельная тема – тоже рассчитывают, но другими программами.
Аналогичные современные методы проектирования и расчета применяются и на всех других этапах разработки, перечислять их смысла не имеет. Тот факт, что почти в каждом кабинете КБ можно увидеть кульман говорит вовсе не о том, что все делают по старинке – просто остались со страх времен, основное же переложено на компьютер. Разумеется, изучают и опыт других производителей…
		Участок, где происходит запрессовка. Сюда приходят валы, «пакеты», коллекторы, которые и соединяются вместе при помощи пресса
	Пазовую изоляцию укладывает автоматическая установка
	Далее эта заготовка поступает на участок намотки
	Полуавтомат производит обжимку (электропроводящее соединение выводов обмоток и ламелей коллектора)
	Установка для проверки изоляции обмоток ротора (проверка на КЗ и на пробой)
		Намотка катушек на собранный пакет статора с установленными изолирующими катушками
	Капельная пропитка якорей. На обмотки подается ток, разогревающий деталь до 70 градусов, происходит пропитка и поверхностная сушка
	После пропитки якоря помещают в печь для окончательной полимеризации состава, которая происходит при температуре около 130 градусов Цельсия
	Коллектор готового якоря протачивают на токарном станке, после чего требуются удалить металл, попавший между ламелями, это делается вручную простым инструментом по форме напоминающим нож
	Шлифовка пакета якоря
		Раньше катушки статора окунали в компаунд и позже просушивали, теперь используют более современную технологию: намотка производится самоспекающимся проводом; скрепление происходит при разогреве в установке. Она разработана и изготовлена здесь же на заводе. С применением новой технологии значительно уменьшились выбросы вредных веществ, увеличилась производительность труда, собственно сам по себе процесс уже не напоминает сушку
		Балансировка якоря
	Аналогично балансируют другие массивные быстровращающиеся детали, например, ножевой вал рубанка
Участок сборки двигателя. На каждую ответственную деталь и на изделие в целом наносится долговечная маркировка, позволяющая в случае необходимости произвести «разбор полетов», выяснив причины брака, если он случится. На промежуточных этапах сборщик или обработчик наносит маркером на деталь определенную метку, опять же позволяющую выявить в последующем ответственного за брак.
		Механический цех и наш экскурсовод по нему Матвеев Павел Михайлович – начальник цеха механической обработки, где делают множество деталей для электроинструмента и часть деталей «ружейной тематики».
		-Раньше цех представлял из себя автоматическую линию обработки с подачей заготовок с автоматизированного склада, но в определенный момент надобность в системе отпала, к тому же она устарела.

Сейчас цех модернизирован, модернизация происходит и поныне. Производство гибкое, большинство станков с программным управлением имеют несколько готовых программ, так что для смены операции переналадка длится недолго (около двух часов), что позволяет выпускать самые разнообразные детали. «По нашим меркам гибкость очень хорошая, по мировым, конечно, недостаточная» – так комментируют заводчане.
Все станки высокоточные, рабочие квалифицированные (кто-то остался «с военных времен», кого-то обучили недавно), так что продукция делается качественно, с минимальными допусками. «Квалифицированный рабочий на нашем заводе зарабатывает неплохие по меркам Ижевска деньги, но таких рабочих всегда не хватает: тем что есть часто приходится работать сверхурочно» — комментирует Павел Михайлович.