CC BY
142
4. Певзнер, Я. М. Пневматические и гидропневматические подвески / Я. М. Певзнер, А. М. Горелик. - М. : ГНТИМЛ, 1963. - 319 с.
5. Фихтенгольц, Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. В 3 т. / Г. М. Фихтенгольц. — М. : Наука, 1969.
Т. 1. — 608 с.
Т. 2. — 800 с.
ЗУБАРЕВ Александр Викторович, кандидат технических наук, генеральный директор Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск. БОБРОВ Сергей Петрович, кандидат технических наук, первый заместитель генерального директора — директор института Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск.
АНИКИН Евгений Сергеевич, главный конструктор Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск.
КОМАРОВ Юрий Петрович, главный конструктор Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск.
ЩЕПЕТКОВ Владимир Александрович, научный сотрудник Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 28.01.2016 г. © А. В. Зубарев, С. П. Бобров, E. С Аникин, Ю. П. Комаров, В. А. Щепетков
УДК 621.9.06+621.924.3
A. Г. КОЛЬЦОВ Д. А. БЛОХИН
А. С. СЕРКОВ
B. В. БАРАНОВ
Омский государственный технический университет ООО «ЭКОС Трейд»
РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ КРУПНЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
В статье рассмотрен вопрос восстановления продольных направляющих крупных токарных станков, также представлены конструкция и принцип работы спроектированного мобильного устройства, позволяющего производить без демонтажа шлифовку продольных направляющих суппорта токарных, расточных станков, в том числе больших габаритов. Новизна разработанной конструкции заключается в применении лазерного интерферометра для быстрой точной выверки жесткой рамно-балочной конструкции, устанавливаемой на опорную поверхность возле ремонтируемого станка с высокой точностью.
Ключевые слова: токарные станки, восстановление направляющих, ремонт станков, лазерный интерферометр.
В настоящее время в производстве сложилась ситуация, что имеется большое количество токарных станков, в том числе крупногабаритных, большая часть из которых произведена более 20 лет назад и устарела не только морально, но и физически вследствие большой степени износа. Основной износ в токарных станках претерпевают подвижные трущиеся узлы и агрегаты, такие как: продольные и поперечные направляющие суппорта, продольные направляющие задней бабки, шестерни, передачи винт-гайка, подшипники. За срок эксплуатации универсальных металлорежущих станков (6...8 лет) износ и повреждение направляющих станин составляет до 100 % [1].
Одним из ключевых вопросов встает необходимость восстановления направляющих, а именно их шлифование.
Ремонт направляющих станков представляет собой трудоемкий, долговременный и, как следствие, дорогостоящий процесс, поскольку демонтаж и установка продольных направляющих суппорта и задней бабки из станка не всегда возможны. В общем случае цикл ремонтных работ включает в себя демонтаж направляющих либо станка целиком, его транспортировку до места ремонта, непосредственный ремонт направляющих, транспортировка до места установки, монтаж, выверка.
Наибольшее влияние на точность обработки деталей оказывает степень износа продольных направляющих токарного суппорта и задней бабки. При износе направляющих возникают отклонения формы различного типа: бочкообразность, седло-образность, конусообразность цилиндрических поверхностей. Ключевым моментом, способным это
Рис. 1. Мобильное устройство для восстановления направляющих. Вид спереди
исправить, является восстановление направляющих [2].
В большинстве случаев технология восстановления направляющих представляет собой шабрение и притирку с предшествующим шлифованием, строганием или фрезерованием.
При износе направляющих станин до 0,02 мм в этих условиях используют шабрение или шабрение с притиркой пастой ГОИ. При незначительном износе (до 0,005 мм) направляющих их восстановление шабрением отличается значительной трудоемкостью и стоимостью, однако обеспечивает высокую точность контакта сопрягаемых поверхностей.
При износе направляющих станин до 0,03 мм их ремонт производят шлифованием и шабрением. Шлифование обеспечивает высокую точность и малую шероховатость поверхностей направляющих. Шлифование направляющих часто сочетают с шабрением сопрягаемых поверхностей направляющих столов, суппортов, кареток, ползунов и других подвижных частей станка. Если износ направляющих свыше 0,3 мм, то их ремонт осуществляют тонким строганием, фрезерованием, шлифованием или опиливанием с последующим шабрением или шлифованием [3].
Обработку направляющих станины можно осуществлять только в том случае, если ее габаритные размеры меньше размеров стола обрабатывающего станка.
Наряду с монтажно-демонтажными и транспортными работами возникают трудности в поиске оборудования, способного осуществить шлифовку или фрезерование направляющих для станков крупнее 3 м. К тому же для особо крупных станков затраты на вспомогательные операции многократно превышают стоимость непосредственного ремонта направляющих.
Для подробного рассмотрения текущего состояния вопроса был проведен патентный поиск специальных устройств для восстановления станин. В настоящее время существуют устройства для восстановления продольных направляющих, которые представлены в табл. 1.
Все они имеют один общий недостаток — невозможность с высокой точностью обработать направляющие крупногабаритных станков, длина направляющих которых превышает 2 — 3 метра. Также достоверно не известно, были ли эти системы изготовлены в действительности, поскольку отсутствуют любые указания и рекомендации по выверке этих конструкций, а также фактические результаты произведенных ремонтов.
Решением подобной проблемы является предлагаемый проект мобильного устройства для шлифовки направляющих станин тяжелых металлорежущих станков.
Рис. 2. Мобильное устройство для восстановления направляющих. Вид сбоку
Основные принципиальные особенности устройства: направляющие качения расположены на жесткой регулируемой рамной конструкции, стойки которой расположены вокруг ремонтируемого станка, конструкция траверсы позволяет осуществлять поворот рабочего органа, настройка всей системы осуществляется лазерным интерферометром, имеется возможность установки нескольких инструментальных головок.
Мобильное устройство (рис. 1, 2) для обработки направляющих станин содержит следующее. На станине 1 ремонтируемого станка установлен суппорт 12 с закрепленным на нем лазерным дефлектором 13. Суппорт может перемещаться относительно обрабатываемой направляющей станка в продольном направлении (движение формообразования) и поперечном направлении (оно используется как наладочное перемещение). Лазерный луч интерферометра 18 юстируется таким образом, чтобы при перемещении суппорта неподвижный луч всегда попадал в дефлектор. Затем производятся демонтаж суппорта и монтаж рамной конструкции, состоящей из основания в виде швеллера 2, прикрепленного к полу посредством анкерных болтов, несущих опор 3, труб квадратного сечения 4, несущих направляющие качения 5 и ребер жесткости 14. Основным критерием правильности сборки является параллельность смонтированных направляющих относительно лазерного луча. Затем устанавливается траверса 6 на подвижные соединения кареток 19 с направляющими 5. Ее перемещение вдоль них осуществляется с помощь электродвигателя 20 с редуктором и системой шкивов. На траверсу с помощью Т-образного паза и крепежных элемен-
Обзор существующих устройств для обработки направляющих
Таблица 1
Номер патента на объект промышленной собственности
Эскиз
Главное преимущество
Главный недостаток
2116166 [4]
1. Высокая точность, обеспечивается использованием
лазерного интерферометра.
2. Простота конструкции и монтажа.
1. Нежёсткая конструкция, что может сказаться на чистоте и точности обработки.
2. Для полной обработки двух направляющих необходимо четыре переустановки.
44275 [5]
1. Привод, отвечающий за обработку направляющих,
закреплён к станине таким образом, что при обработке не будет возникать погрешность форм, связанная с необработанной поверхностью направляющих.
1. Сложность конструкции.
2. Сложность монтажа, что сказывается на применении
дополнительного оборудования. 3. Обработка малогабаритных
станков, то есть направляющих длиной не больше 2 метров.
2026774 [6]
1. Высокая точность, обеспечивается использованием
лазерного интерферометра.
2. Простота конструкции и монтажа.
1. Привод, отвечающий за обработку направляющих, закреплён на суппорт токарного станка, вследствие чего восстанавливается только геометрия направляющих, а отклонение форм допусков
остаётся. 2. Обработка малогабаритных станков, то есть направляющих длиной не больше 2 метров.
2060142 [7]
1. Возможность обработки направляющих длиной более 2 метров.
1.Конструкция устройства не является жёсткой. 2. Монтаж требует сверления в станине станка для установки опорных кронштейнов.
тов устанавливается поворотная плита 7, несущая на себе шпиндельную группу 8 с абразивным кругом 10, закрепленным в шпинделе 9. Движение настройки положения шпиндельной группы относительно поворотной плиты осуществляется
с помощью передачи винт-гайка 15, регулирующей положение кареток 16 вдоль вспомогательных направляющих 17.
Работает устройство следующим образом. Поворотом плиты вокруг своей оси и вращением
гайки 15 добиваются требуемого положения инструмента относительно обрабатываемой направляющей. Движение траверсы вдоль направляющих осуществляется путем приведения во вращение от электродвигателя с редуктором выходного вала, осуществляющего изменение длины троса. Смена направления регулируется концевыми выключателями и системой шкивов.
Конкурентные преимущества и новые возможности: базирование устройства происходит по независимой поверхности (у большинства аналогов базирование происходит по обрабатываемой поверхности), что позволяет обрабатывать направляющие с высокой точностью.
Рамная конструкция устройства при малой материалоемкости обладает высокой жесткостью. Конструкция разработанного устройства имеет возможность установки неограниченного количества опор и нескольких шпинделей, что позволяет производить обработку нескольких направляющих любой длины и ширины без переналадки. Наличие опции поворота шпинделя позволяет обрабатывать призматические направляющие.
В заключение можно сказать, что проблеме ремонта и восстановления геометрической точности направляющих указанной выше категории оборудования сейчас уделяется мало внимания, несмотря на то, что в современной экономической и политической обстановке закупка нового оборудования представляет собой проблему. Представленное мобильное устройство обладает уникальными возможностями и преимуществами и позволяет улучшить состояние крупногабаритного металлорежущего оборудования и повысить экономическую эффективность производства.
Библиографический список
1. Минеев, А. С. Статистический анализ износа направляющих металлорежущих станков / А. С. Минеев // Физика, химия и механика трибосистем : межвуз. сб. науч. тр. — Иваново : Изд-во Ивановского гос. ун-та, 2005. — С. 60 — 62.
2. Сердобинцев, Ю. П. Механизм изнашивания направляющих скольжения металлообрабатывающего оборудования / Ю. П. Сердобинцев, А. Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2006. — № 5. — С. 41—46.
3. Схиртладзе, А. Г. Технология восстановления станин технологического назначения / А. Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2002. — № 3. — С. 33 — 37.
4. Пат. 2116166 Российская Федерация, МПК В23С1/20. Устройство для обработки направляющих станин / Мокрицкий Б. Я. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. — № 4947016/02 ; заявл. 19.06.1991 ; опубл. 27.07.1998. — Режим доступа : http://www.freepatent.ru/ patents/2116166 (дата обращения: 19.11.2015).
5. Полезная модель 44275 Российская Федерация, МПК Б24Б23/08. Переносное устройство для обработки направляющих станины / Котомина Л. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ОАО «ГАЗ». — № 44275 ; опубл. 10.03.2005. — Режим доступа : http://www.freepm.ru/Models/44275 (дата обращения: 19.11.2015).
6. Пат. 2026774 Российская Федерация, МПК Б23Р6/00. Устройство для обработки направляющих станины / Мо-крицкий Б. Я. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. — № 2026774 ; заявл. 19.06.1991 ; опубл. 20.01.1995. — Режим доступа : http://www. freepatent.ru/patents/2026774 (дата обращения: 19.11.2015).
7. Пат. 2060142 Российская Федерация, МПК Б24Б23/08. Переносное устройство для обработки направляющих станины / Малахов Е. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель АО «Рязанское специальное конструкторское бюро станкостроения». — № 2060142 ; заявл. 10.08.1993 ; опубл. 20.05.1996. — Режим доступа : http://www.freepatent.ru/patents/2060142 (дата обращения: 19.11.2015).
КОЛЬЦОВ Александр Германович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
БЛОХИН Дмитрий Андреевич, магистрант гр. КТОм-151 факультета «Элитное образование и магистратура» ОмГТУ.
СЕРКОВ Александр Сергеевич, магистрант гр. КТОм-151 факультета «Элитное образование и магистратура» ОмГТУ.
БАРАНОВ Владислав Владимирович, исполнительный директор ООО «ЭКОС Трейд», г. Омск. Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 11.02.2016 г. © А. Г. Кольцов, Д. А. Блохин, А. С. Серков, В. В. Баранов
Книжная полка
621.01/Ф33
Федоров, Н. Н. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин : учеб. пособие / Н. Н. Федоров, Г. И. Гололобов. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. - 1 о=эл. опт. диск (CD-ROM).
Подробно излагается методика выполнения разделов курсового проекта по теории механизмов и машин, посвященных проектированию и анализу основного рычажного механизма машины, проектированию и анализу механизмов зубчатых передач и эвольвентного зацепления. Содержание разделов с комментариями и пояснениями отражает последовательное, поэтапное выполнение работ, т.е. является конкретным планом работы над проектом. Приведены два блока заданий на курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Первый блок заданий — комплексные задания, содержащие набор механизмов реальных технологических и транспортных машин. Эти задания рекомендуются студентам, обучающимся по специальностям конструкторского направления. Второй блок содержит более простые задания, которые рекомендованы студентам, обучающимся по специальностям технологического направления. Пособие предназначено для студентов дистанционной формы обучения.
