Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
ГРНТИ 55.01 Общие вопросы машиностроения
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
ГРНТИ 55.03 Машиноведение и детали машин
ГРНТИ 55.09 Машиностроительные материалы
ГРНТИ 55.15 Литейное производство
ГРНТИ 55.16 Кузнечно-штамповочное производство
ГРНТИ 55.18 Сборочное производство
ГРНТИ 55.19 Резание материалов
ГРНТИ 55.20 Электрофизикохимическая обработка
ГРНТИ 55.21 Термическая и упрочняющая обработка
ГРНТИ 55.22 Отделка поверхностей и нанесение покрытий
ГРНТИ 55.23 Производство изделий из порошковых материалов
ГРНТИ 55.24 Производство неметаллических изделий
ГРНТИ 55.29 Станкостроение
ГРНТИ 55.30 Робототехника
ГРНТИ 55.31 Инструментальное производство
ГРНТИ 55.33 Горное машиностроение
ГРНТИ 55.35 Металлургическое машиностроение
ГРНТИ 55.37 Турбостроение
ГРНТИ 55.42 Двигателестроение
ГРНТИ 55.43 Автомобилестроение
ГРНТИ 55.45 Судостроение
ГРНТИ 55.47 Авиастроение
ГРНТИ 55.51 Подъемно-транспортное машиностроение
ГРНТИ 55.53 Строительное и дорожное машиностроение
ГРНТИ 55.55 Коммунальное машиностроение
ГРНТИ 55.57 Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
ГРНТИ 55.69 Прочие отрасли машиностроения
ГРНТИ 73.01 Общие вопросы транспорта
ГРНТИ 73.29 Железнодорожный транспорт
ГРНТИ 73.31 Автомобильный транспорт
ГРНТИ 73.39 Трубопроводный транспорт
ГРНТИ 73.41 Промышленный транспорт
ГРНТИ 55.41 Локомотивостроение и вагоностроение
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 20.15 Организация информационной деятельности
ГРНТИ 20.17 Документальные источники информации
ГРНТИ 20.19 Аналитико-синтетическая переработка документальных источников информации
Исследуются цифровые технологии обработки изношенных клиновых пазов деформированной крупногабаритной рамы тележки подвижного состава посредством портативного станочного модуля с базированием по лазерному пучку на раме тележки.
лазерная измерительная система, рама тележки подвижного состава, портативный станочный модуль, клиновой паз
Введение
В процессе эксплуатации подвижного состава происходит износ поверхностей клиновых пазов и деформация рам тележек, которые обусловливают соосность, работоспособность и надежность колесных пар.
Изготовление и ремонт крупногабаритных рам тележек с требуемой точностью связаны с необходимостью выполнения измерений геометрических параметров, восстановления и последующей механической обработки клиновых пазов в условиях депо, т.е. вне заводского производства.
Обработка восстанавливаемых поверхностей клиновых пазов рам тележек затруднена или невозможна в связи с отсутствием горизонтально-расточных и фрезерных станков в депо [1]. Применение крупногабаритного станочного оборудования типа продольно-фрезерных или горизонтально-расточных станков в условиях депо нерентабельно, в ряде случаев их просто нет на ремонтных предприятиях. Поэтому необходимо использовать портативные станочные модули с базированием на обрабатываемой детали по лазерному пучку. Это обеспечит точную и менее дорогую обработку крупногабаритных изделий в условиях ремонтного производства в депо, которая является предметом исследования в настоящей статье [2].
Особую актуальность представляет восстановительный капитальный ремонт вне заводского производства крупногабаритных рам тележек подвижных составов.
В настоящей работе исследуется портативный станочный модуль с базированием на раме тележки длиной 6500 мм с применением оптоэлектронной системы, в частности с базированием по лазерному пучку.
Применение портативного станочного модуля для решения рассматриваемой проблемы
Учитывая большие приведенные затраты на обработку крупногабаритных изделий на стационарных агрегатных станках в условиях депо, их обработку целесообразно выполнять портативным станочным модулем, который представлен на рис. 1.
Станочный модуль предназначен для фрезерования и упрочнения наплавленных поверхностей клиновых пазов поводковых кронштейнов рам тележек тягового подвижного состава профильной конической концевой наборной фрезой при заводском изготовлении и капитальном восстановительном ремонте в депо.
Станочный модуль базируется на раме тележки по лазерному пучку посредством лазерной системы ЛИС-РТ-3, с помощью которой также ранее определяются размеры и отклонения поверхностей клиновых пазов от соосного номинального расположения [3]. Базирование станочного модуля производится по лазерным пучкам измерителя с целью обеспечения необходимого положения оси вновь формируемого клинового паза в глобальной системе координат рамы тележки.
Станочный модуль МФ-024 (рис. 1), предназначенный для обработки рам тележек электровозов типа ВЛ, размещается на поводковом кронштейне обрабатываемой рамы тележки и базируется по лазерному пучку измерителя и несколькими целеуказателями, расположенными на основании 2 и подвижной платформе шпиндельного узла. Фрезерование боковых наплавленных поверхностей клиновых пазов производится за несколько проходов. После обработки кронштейна модуль снимают, размещают его на следующем кронштейне рамы тележки, требующем фрезерования клиновых пазов, и цикл фрезерования повторяют.
Фрезерная головка станочного модуля показана на рис. 2.
Для базирования портативного станочного модуля на раме тележки подвижного состава при обработке восстановленных изношенных поверхностей используются закрепленные на основании и платформе целевые знаки (поз. 13 на рис. 1), содержащие чувствительные фотоприемники на базе фоторезисторов, фотодиодов и фотоумножителей, неотъемлемой частью которых является анализатор положения, дающий информацию о пространственном положении реперной оси лазерного пучка. При этом роль анализаторов выполняют фотоприемные устройства [4].
|
|
|||
|
Рис. 2. Общий вид фрезерной головки станочного модуля МФ-024: 1- корпус; 2- электродвигатель; 3 - шпиндельный узел; 4 - наборная профильная фреза с твердосплавными пластинами; 5 - шомпол для затяжки фрезы в шпинделе; 6 - гайка; 7 - кабель; 8 - разъем подключения к блоку магнитных пускателей; 9 - зажим клеммный с болтом и гайкой; 10 - отвертка для установки пластин фрезы; 11 - предохранительная крышка шомпола |
Наплавка изношенного клинового паза сварным электродом (рис. 3а) осуществляется по результатам лазерных измерений, представленным в карте геометрических размеров дефектовочной ведомости измеренной рамы тележки.
|
На клиновом пазу, имеющем смещение оси паза более 0,2 мм, производится наплавка только той поверхности, по направлению к которой произошло смещение. Вторую поверхность рекомендуется не наплавлять (если это не требуется из-за износа клинового паза).
Оплавленные кромки клинового паза восстанавливаются дополнительной наплавкой.
Базирование портативного станочного модуля осуществляется посредством лазерной информационной системы. Для этого выполняется ориентирование модуля по оси клиновых пазов - по лазерному пучку, который устанавливается на высоту нижнего целевого знака каретки модуля. Каретка устанавливается на расстоянии наибольшего удаления от целевого знака платформы модуля. Лазерный пучок должен совпадать с вертикальной риской целевого знака. Горизонтальность расположения модуля на кронштейне рамы тележки устанавливается по встроенному уровню.
После восстановления осуществляется фрезерование наборной профильной фрезой (рис. 3б). Настройка глубины фрезерования (рис. 4) проводится на модуле, который еще не установлен на раму. В дальнейшем глубину очередного прохода фрезерования устанавливают, опуская фрезерную головку на глубину, составляющую разницу между очередным проходом и последующим (по данным таблицы).
Продольное перемещение фрезерной головки портативного станочного модуля при фрезеровании клинового паза (рис. 5) осуществляется ходовым винтом.
После фрезерования осуществляется контрольное измерение клиновых пазов при помощи шаблона с закрепленным целевым знаком (рис. 6) посредством лазерной информационной системы [5].
В целях повышения износостойкости поверхности клинового паза упрочняются поверхностно-пластическим деформированием - центробежно-профильной раскаткой, соответствующей форме клинового паза.
|
|
|
|
а) |
б) |
|
Рис. 3. Общий вид изношенного клинового паза: а - наплавленного сварным электродом; б - после механической обработки фрезерованием
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Настройка глубины проходов фрезерования |
Таблица
Количество и глубина проходов фрезерования
|
Толщина наплавки t, мм |
Количест- во прохо- дов N |
Площадь одного прохода, мм2 |
Глубина проходов при фрезеровании, мм |
|||||
|
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
L5 |
L6 |
|||
|
0…2,5 |
2 |
118 |
38 |
(47) |
- |
- |
- |
- |
|
2,5…3,5 |
3 |
110 |
30 |
40 |
(47) |
- |
- |
- |
|
3,5…5,0 |
4 |
118 |
22,5 |
33 |
41 |
(47) |
- |
- |
|
5,0…6,5 |
5 |
122 |
17 |
27 |
35 |
41,5 |
(47) |
- |
|
6,5…8,0 |
6 |
126 |
13,5 |
22,5 |
30 |
36,5 |
42,5** |
(47) |
|
|
|
||||
|
Рис. 5. Фрезерование клинового паза после восстановления наплавкой модульной концевой фрезой на портативном станочном модуле
|
|
||||
|
|
|||||
|
Рис. 6. Общий вид отфрезерованного клинового паза: 1 - клиновой шаблон; 2 - ручка; 3 - целевой знак; 4 - шпонка |
|||||
Выводы
1. Посредством портативного станочного модуля с лазерной системой базирования представляется возможным после измерения и восстановления наплавкой сварочным электродом выполнить фрезерование изношенного клинового паза в соответствии с требованиями чертежа вне заводского производства (в депо).
2. Базирование на раме тележки подвижного состава и настройка портативного станочного модуля осуществляются по лазерному пучку и целевым знакам в глобальной технологической системе координат.
3. Погрешность обработки изношенных клиновых пазов находится в пределах допуска.
4. Контроль восстановленных клиновых пазов осуществляется лазерной информационной системой.
1. Скоробогатова, А.Н. Измерительный и обрабатывающий комплекс рам тележек локомотивов / А.Н. Скоробогатова, М.И. Бирюков // Труды 3-й международной научно-технической конференции. - Евпатория, 1998. - С. 242-246.
2. Зубарев, Ю.М. Автоматизация координатных измерений / Ю.М. Зубарев, С.В. Косаревский, Н.Н. Ревин. - СПб.: Изд-во ПИМаш, 2011. - 160 с.
3. Пат. RU2096741C1 РФ. Способ размерного контроля крупногабаритного изделия и устройство для его осуществления / заявители и патентообладатели Скоробогатова А.Н., Бирюков М.И., Мордвинов С.В., Латушкин А.С. - 20.11.97.
4. Бирюков, М.И. Структура лазерной системы контроля геометрических параметров блоков дизелей / М.И. Бирюков, Ю.Р. Копылов // Автоматизация и информатизация в машиностроении: сб. тр. 1-й электрон. междунар. науч.-техн. конф. - Тула, 2000. - С. 118-119.
5. Шеверяков, В.И. К вопросу определения геометрии крыла транспортного воздушного судна в полете / В.И. Шеверяков // Научный вестник МГТУ ГА. - 2015. - № 212. - С. 60-65.
