CC BY
16Голдобина В.Г., канд. техн. наук, доц. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ПЕРЕНОСНОЙ сверлильныи станок для обработки отверстии
tmrk@intbel.ru
Рассмотрен переносной сверлильный станок, предназначенный для совместной обработки отверстий во фланцевых соединениях помольных мельниц при ремонте и монтаже. Конструкция станка рассчитана на установку его непосредственно на объект с креплением на фланцах. Для базирования переносного станка на фланцах имеется фиксатор и опорное коромысло. Изложены особенности технологии установки на объект и обслуживания специального переносного сверлильного станка. Приводится решение задачи по определению статической точности станка с использованием теории размерных цепей.
Ключевые слова: отверстия, фланцевые соединения, крупногабаритное оборудование, помольные мельницы, переносной станок, размерная цепь.
Введение. Крупногабаритное оборудование, в большинстве своем, имеет фланцевые соединения, скрепляемые болтами. При замене изношенных деталей и узлов на новые необходимо, чтобы отверстия под прецизионные болты в их фланцах совмещались с отверстиями в стыкуемых фланцах. Это техническое условие может быть обеспечено совместной обработкой отверстий в соединяемых фланцах. Такая обработка во фланцах крупногабаритного оборудования возможна с использованием переносных устройств или станков [1].
В настоящей работе рассматривается переносной сверлильный станок, предназначенный для технологии совместной обработки отверстий во фланцах помольных мельниц. Переносной станок позволяет, за одну его установку, выполнять сверление, зенкерование, развертывание. Переносной станок представляет собой сборно-сварную конструкцию [2], состоящую из основных узлов - кронштейна, рамы, шпиндельной головки, механизма подач (рис. 1). Этот станок относится к группе нестационарных станков и устанавливается непосредственно на объект, на котором производится обработка.
Рис. 1. Переносной станок СПС 056М
Методология. Переносной сверлильный станок на фланцы мельницы устанавливается с помощью кронштейна, в котором имеются зажимные элементы для его крепления, фиксатор и опорное коромысло для базирования. Станок может использоваться, когда в одном из фланцев имеются отверстия и требуется соосно с ними обработать отверстия в другом фланце, и когда требуется обработать отверстия в обоих фланцах. Фиксатор используется, когда требуется обработать отверстия в одном из фланцев. Опорное коромысло применяется при обработке отверстий в обоих фланцах.
Установка станка с его центрированием по имеющимся отверстиям во фланце базовой детали 2 производится с помощью фиксатора 4,
расположенного в левой части кронштейна 1 (рис. 2). Работа по установке станка на фланцы выполняется в последовательности [2].
Станок пристыковывается к фланцу 3 установочными элементами 5 со стороны обрабатываемых отверстий. С противоположной стороны производится ввод фиксатора 4, через направляющую втулку 10 в отверстие базовой детали. После чего станок закрепляется на фланцах 2 и 3 зажимными винтами 6 и из отверстия выводится фиксатор 4. В шпиндель сверлильной головки станка устанавливается сверло, которое подводится в зону обработки через сменную кондукторную втулку 8, и производится обработка отверстия во фланце 3.
Рис. 2. Схема установка станка по фиксатору
Не всегда требуется обработка отверстий только в одном из смежных фланцев. Обработка отверстий в обоих фланцах встречается не так уж редко. Ранее не решался вопрос установки станка на объект для обработки отверстий в обоих фланцах. При имеющихся переносных установках затруднено определение их положения на объекте из-за отсутствия соответствующих элементов базирования. Для такой установки у рассматриваемого станка СПС 056М предусмотрен дополнительный опорный элемент -коромысло, с помощью которого должно производиться базирование по наружной цилиндрической поверхности фланцев с обеспечением нужного диаметрального размера окружности, на которой должны располагаться обрабатываемые отверстия. В настоящей работе рассматривается решение задачи по установке переносного сверлильного станка на объект с использованием опорного коромысла.
Для регулировки коромысла 2 используется цилиндрическая оправка 7 с коническим хвостовиком и настроечный шаблон 8. На цилиндриче-
Работа по наладке и установке станка выполняется в последовательности (рис. 2). Производится регулировка коромысла 7, расположенного в верхней части кронштейна 1, на требуемый размер по высоте и его стопорение [2]. Затем станок устанавливается до касания коромыслом 7 цилиндрической поверхности и установочными элементами 5 торцовой поверхности фланца 3. После чего станок закрепляется на фланцах зажимными винтами 6. При этом фиксатор 4 отводится в крайнее левое положение, чтобы он утопал во втулке 10, или же его можно удалить. Далее производится обработка отверстия.
Основная часть. Основой установки станка по коромыслу является его нужное положение. В работе сделан акцент на регулировку коромысла на требуемый размер (рис. 3).
ской части оправки имеется поперечный паз для установки шаблона по высоте и продольная шпонка, обеспечивающая его осевое положение,
А/ \К V \ = ~яг ч 7
N \ \ 1 Лт,
V
Рис. 3. Схема установка коромысла по шаблону
совпадающее с осью обрабатываемых отверстий во фланце. Регулировка коромысла выполняется в последовательности. Оправка хвостовиком устанавливается в шпиндель сверлильной головки 4 и перемещается с вводом её сначала в кондукторную втулку 9, а затем в направляющую втулку 10, которые сосны со шпинделем. Положение оправки должно быть таковым, чтобы паз на ней располагался под коромыслом. В паз вкладывается шаблон. По шаблону производится установка коромысла, после чего оно стопорится. После чего оправка и шаблон извлекаются, и производится установка станка. Оправка и шаблон являются сменными и подбираются по отверстию и высоте, которые зависят от типоразмера мельницы.
Расчетная погрешность установки станка, с использованием коромысла, по высоте на размер h (рис. 3), т.е. отклонение размера, полученного при настройке, зависит от отклонения размера диаметра цилиндрической поверхности фланца - dф, на которое устанавливается коромысло, и угла (между опорными поверхностями) призмы коромысла, и может быть определена по формуле:
, 1
ек = —— ■ (—-
2 эт(а / 2)
-1)
где Лйф - отклонения размера диаметра цилиндрической поверхности фланца; а - угол призмы коромысла.
Величина погрешности базирования не должна превышать допуска на диаметр окружности расположения обрабатываемых отверстий
« р.о..
Ъ * Тdр.о.
Применение фиксатора и коромысла для установки специального переносного сверлильного станка расширяет его технологические возможности и улучшает обслуживание.
При обработке прецизионных отверстий, после сверления производится смена инструмента и заменяется сменная кондукторная втулка. После окончательной обработки отверстия на одной позиции переносной сверлильный станок переустанавливается на другую позицию. Процесс установки станка и обработки отверстия повторяется.
Также в настоящей работе рассматривается решение задачи по определению статической точности переносного станка. Так как ввод режущего инструмента во втулку может быть плавным при совмещении их осей, то основным техническим условием станка должно быть обеспечение соосности осей шпинделя головки и направляющей втулки кронштейна. Определение заданного параметра проводиться с помощью теории размерных цепей. Рассматривается размерная цепь а в продольной плоскости
станка (рис. 4).
Показатели параметров звеньев размерной цепи:
а0 - соосность осей шпинделя головки и направляющей втулки кронштейна (исходное звено);
а1 - параллельность оси шпинделя головки относительно её опорной поверхности;
а2 - отклонение опорной поверхности шпиндельной головкой от параллельности направляющих;
а3 - перпендикулярность опорной поверхности фланца рамы относительно опорной поверхности под направляющие;
а4 - перпендикулярность оси отверстия направляющей втулки относительно опорной поверхности фланца кронштейна.
Рис. 4. Схема переносного станка и его размерной цепи
Уравнение размерной цепи:
т-1
ГТ1 ^ ГТ1 ГТ1 ГТ1 ГТ1 ГТ1
Т а0 = У I а1 = !а1 + 1а2 + 1а3 + Т а4.
i=1
Допуск исходного звена, заданный на чертеже: - Та0 = 0,01 мм на длине 200 мм.
Тогда средний допуск на составляющие звенья размерной цепи:
Таср = Та0 /(т -1) = 0,01/4 = 0,0025 мм на длине 200 мм,
где т - общее число звеньев - 5.
Малая величина среднего допуска и количество звеньев - 4, из которых а1 представляет собой замыкающее звено узловой размерной цепи шпиндельной головки, вызывает затруднение в выполнении такого допуска. Следовательно, для решения размерной цепи необходимо применить метод пригонки. Пригонку шабрением удобно выполнить на опорной поверхности шпиндельной головкой, так как она доступна и имеет наименьшую площадь контакта. Величина отклонения звена а1 на чертеже не установлена,
а его размер обозначен как справочный. Однако параметры этого звена непосредственно влияют на исходное звено О 0 . В расчетах рассматриваемой размерной цепи для звена а1 принят экономически выгодный допуск - 0,05мм. На другие составляющие звенья размерной цепи допуски приняты из чертежей на станок СПС 056: Та2 = 0,01; Та3 = 0,04; Та4 = 0,04 . При этих допусках поле рассеивания исходного звена:
1,2 £ Та2 = 1,2д/0,052 + 0,012 + 0,042 + 0,042 = 0,091 мм на длине 200мм,
что значительно превышает допуск исходного звена. Тогда величина компенсации для звена а1 должна быть:
Лк = со- Та0 = 0,091 - 0,01 = 0,081мм.
Пригонку шабрением опорной поверхности шпиндельной головки звена а1 необходимо выполнять по месту при предварительной сборке, до установки механизма подач, перемещая головку по направляющим рамы вручную. Такой метод сборки экономически выгоден для сборно-сварной конструкции станка СПС 056М.
Выводы. Переносной сверлильный станок может применяться в производстве при выполнении ремонтных и монтажных работ, связанных с совместной обработкой отверстий под крепежные и прецизионные болты во фланцах помольных мельниц. Он позволяет сократить затраты связанные с обработкой отверстий в ремонтном цехе и транспортировкой крышки к мельнице при раздельной обработке. По своим параметрам переносной станок позволяет вести
обработку отверстий как во фланцевых соединениях корпуса мельницы с крышкой, так и во фланцевых соединениях патрубка с крышкой. Данный станок может использоваться для обработки отверстий и на других объектах, имеющих фланцевые соединения. Наличие фиксатора и опорного коромысла облегчает установку и базирование станка на объекте, повышает точность обработки, сокращает время, связанное с установкой станка.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Голдобина В.Г. Разработка технологии и оборудования механической обработки прецизионных отверстий фланцевых соединений крупногабаритного оборудования: диссертация канд. техн. наук. Белгород, 2005. С. 29-34.
2. Патент РФ № 2013149874/02, 7.11.2013. Голдобина В.Г., Архипова Н.А. Переносной сверлильный станок// Патент России № 137680. 2014. Бюл. № 6.
Goldobina V.G.
PORTABLE BORING MACHINE-TOOL
Considered a portable boring machine tool for co-processing boring in the flange connections grinding mills. The machine is used in the repair and installation. The design of the machine is provides to fit it directly on the object to mount on the flanges. For the basing portable machine has a lock on the flanges and the reference beam. Outlines technology features on-site installation and maintenance. The article deals with the task of defining a static accuracy of machine using the theory of dimensional chains. Key words: boring, flanged connecting, oversized equipment, grinding mill, portable machine, dimensional chain.
