Voronezh, Voronezh, Russian Federation
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
GRNTI 55.01 Общие вопросы машиностроения
GRNTI 55.13 Технология машиностроения
GRNTI 55.03 Машиноведение и детали машин
GRNTI 55.09 Машиностроительные материалы
GRNTI 55.15 Литейное производство
GRNTI 55.16 Кузнечно-штамповочное производство
GRNTI 55.18 Сборочное производство
GRNTI 55.19 Резание материалов
GRNTI 55.20 Электрофизикохимическая обработка
GRNTI 55.21 Термическая и упрочняющая обработка
GRNTI 55.22 Отделка поверхностей и нанесение покрытий
GRNTI 55.23 Производство изделий из порошковых материалов
GRNTI 55.24 Производство неметаллических изделий
GRNTI 55.29 Станкостроение
GRNTI 55.30 Робототехника
GRNTI 55.31 Инструментальное производство
GRNTI 55.33 Горное машиностроение
GRNTI 55.35 Металлургическое машиностроение
GRNTI 55.37 Турбостроение
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.43 Автомобилестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 55.47 Авиастроение
GRNTI 55.51 Подъемно-транспортное машиностроение
GRNTI 55.53 Строительное и дорожное машиностроение
GRNTI 55.55 Коммунальное машиностроение
GRNTI 55.57 Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
GRNTI 55.69 Прочие отрасли машиностроения
GRNTI 73.01 Общие вопросы транспорта
GRNTI 73.29 Железнодорожный транспорт
GRNTI 73.31 Автомобильный транспорт
GRNTI 73.39 Трубопроводный транспорт
GRNTI 73.41 Промышленный транспорт
GRNTI 55.41 Локомотивостроение и вагоностроение
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 20.15 Организация информационной деятельности
GRNTI 20.17 Документальные источники информации
GRNTI 20.19 Аналитико-синтетическая переработка документальных источников информации
The paper reports the investigations of digital technologies for processing worn wedge grooves of a deformed large-sized frame of a rolling-stock bogie by means of a portable machine module with basing on a laser beam on a bogie frame.
laser measuring system, bogie frame of rolling-stock, portable machine module, wedge groove
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. Skorobogatova, A.N. Izmeritel'nyy i obrabatyvayuschiy kompleks ram telezhek lokomotivov / A.N. Skorobogatova, M.I. Biryukov // Trudy 3-y mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. - Evpatoriya, 1998. - S. 242-246.
2. Zubarev, Yu.M. Avtomatizaciya koordinatnyh izmereniy / Yu.M. Zubarev, S.V. Kosarevskiy, N.N. Revin. - SPb.: Izd-vo PIMash, 2011. - 160 s.
3. Pat. RU2096741C1 RF. Sposob razmernogo kontrolya krupnogabaritnogo izdeliya i ustroystvo dlya ego osuschestvleniya / zayaviteli i patentoobladateli Skorobogatova A.N., Biryukov M.I., Mordvinov S.V., Latushkin A.S. - 20.11.97.
4. Biryukov, M.I. Struktura lazernoy sistemy kontrolya geometricheskih parametrov blokov dizeley / M.I. Biryukov, Yu.R. Kopylov // Avtomatizaciya i informatizaciya v mashinostroenii: sb. tr. 1-y elektron. mezhdunar. nauch.-tehn. konf. - Tula, 2000. - S. 118-119.
5. Sheveryakov, V.I. K voprosu opredeleniya geometrii kryla transportnogo vozdushnogo sudna v polete / V.I. Sheveryakov // Nauchnyy vestnik MGTU GA. - 2015. - № 212. - S. 60-65.
