Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Санин Сергей Николаевич

Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа
<
Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Санин Сергей Николаевич. Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 Белгород, 2006 136 с. РГБ ОД, 61:07-5/1146

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования 10

1.1. Технологические требования и условия работы бандажей и роликов цементных печей

1,2. Технология и оборудование для ремонта крупногабаритных деталей 13

1.3.Обоснование использования модульного принципа при конструировании встраиваемого оборудования 21

1.4. Исследование способов обеспечения точности формы цилиндрических деталей в процессе их механической обработки 23

1.5.Исследование вопроса влияния жесткости встраиваемого станка на точность механической обработки бандажей и роликов 28

1.6.Анализ конструкции встраиваемого станка 32

1.7. Постановка цели и задач исследований 34

Глава 2. Разработка теоретических основ для создания технологии и оборудования для ремонта 36

2.1.Разработка концепции проектирования встраиваемого станка модульной конструкции 36

2.2. Математическая модель базирования станка относительно обрабатываемой крупногабаритной детали 43

2.3.Оценка погрешности установки мобильного станка при обработке деталей на основе полученной модели 53

2.4.Исследование влияния схемы установки встраиваемого станка относительно обрабатываемого бандажа на его точность 60

2.5. Разработка концепции конструкции модуля следящего суппорта для формирования круговой образующей крупногабаритной детали 62

2.6. Динамическая настройка следящего суппорта для формирования круговой образующей детали 66

Глава 3. Экспериментальное исследование следящего суппорта 75

3.1.Постановка целей экспериментов 75

3.2. Описание образца следящего суппорта 76

3.3.Обоснование модели бандажа 76

3.4.Описание экспериментов 78

3.4.1. Подготовка экспериментов 78

3.4.2. Обработка диска произвольного профиля 81

3.4.3. Обработка диска с эксцентриситетом 84

3.4.4. Обработка диска с единичным выступом 84

3.4.5. Ремонт диска, установленного с эксцентриситетом 86

3.5.Результаты экспериментов и их приведение к реальным масштабам .88

Глава 4. Модернизация технологии и оборудования для ремонта крупногабаритных деталей и их экспериментальное и экономическое обоснование 90

4.1. Метод конечных элементов как инструмент исследования жесткости 90

4.2. Разработка и исследование трехмерной модели встраиваемого станка модульной конструкции 93

4.3. Разработка рекомендаций для создания новой технологии ремонта поверхностей катания деталей 99

4.4. Экономическая эффективность новой технологии и оборудования.. 103

Основные результаты работы и выводы 107

Библиографический список 108

Приложения 120

Введение к работе

Актуальность работы. Вопросы эксплуатации и технологии ремонта крупногабаритных узлов и деталей не теряют своей актуальности. Одним из направлений, требующих развития технологии ремонта крупногабаритных тел вращения является технология восстановления работоспособности деталей опорных узлов вращающихся обжиговых печей. Наиболее важной задачей является восстановление точности формы бандажей и роликов опорных узлов. Это необходимо для повышения долговечности узлов, износостойкости контактных поверхностей и повышения экономической эффективности обжиговой печи в целом.

Цементная печь - дорогостоящий и крупногабаритный агрегат, его запуск трудоемок и ресурсоемок. Поэтому выход печи из строя обычно приводит к значительным убыткам.

Наименее долговечной и наиболее ответственной частью цементной печи являются ее опорные узлы, которые в результате действия избыточных нагрузок и наличия первоначальных дефектов приводят к отклонениям в работе цементной печи от номинальных режимов, вплоть до ее остановки для выполнения ремонтных работ. При этом стоимость ремонта опорных узлов может быть соизмеримой со стоимостью новых опорных узлов.

Практика ремонта бандажей и роликов цементных печей, основанная на разработках ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, показала, что потери предприятий от простоя печей могут быть значительно снижены, если в процессе работы печи осуществлять плановый ремонт поверхностей катания бандажей и роликов цементных печей с помощью мобильных технологий.

Технология ремонта бандажей и роликов с использованием мобильного оборудования и технологий нашла широкое распространение на предприятиях цементной промышленности. Разработано и испытано около десятка различных конструкций станков.

Исследования технологии и мобильных станков выявили как положительные их качества, так и слабые стороны, что требует проведения работ по систематизации и усовершенствованию теоретических принципов и практических приемов. Выявленные недостатки связаны в основном с трудностью базирования станков, их наладки, измерения обработки, жесткостью станков. Их решение открывает новые возможности повышения точности и производительности обработки крупногабаритных тел вращения.

Исследования показали, что обеспечить наибольшую точность обработки роликов можно с использованием оборудования, имеющего достаточную статическую и динамическую жесткость. Как правило, встраиваемые станки большой жесткости содержат в своей конструкции раму, увеличивающую массу станка. Известно также, что от массы станка напрямую зависит вспомогательное время обработки, включающее время наладки станка. То есть увеличение массы станка ведет к снижению производительности механической обработки. Отсюда следует, что необходимо разработать комплект оборудования, различных типоразмеров и массы в соответствии с габаритами ремонтируемого узла и конкретными условиями обработки.

Наиболее распространенные на сегодняшний день встраиваемые станки для бездемонтажной обработки бандажей и роликов не имеют в своем составе привода поперечных подач, а лишь привод продольных подач. При этом требуется правильно сориентировать направление подачи относительно бандажа, не имеющего стационарной оси вращения в процессе ремонта, что представляет определенные трудности. Следовательно, в технологическое оборудование для ремонта бандажей требуется ввести модуль, отвечающий за адаптивное управление процессом обработки с целью компенсации неопределенности базирования бандажа.

В связи с этим был сделан вывод о необходимости совершенствования технологии ремонта введением принципов управляемого резания при бездемонтажной обработке, а также необходимости разработки нового мо-

бильного оборудования, построенного по модульному принципу, для возможности осуществления новой технологии.

Цель работы: совершенствование технологии ремонта крупногабаритных тел вращения для обеспечения необходимой точности и повышения производительности токарной обработки крупногабаритных деталей.

Задачи работы:

  1. Провести анализ существующих технологий ремонта бандажей и роликов цементных печей и мобильного оборудования для выявления основных технологических составляющих, влияющих на точность механической обработки бандажей и роликов.

  2. Теоретически обосновать основные положения наладки станка для получения нужной формы крупногабаритного тела вращения и на их основании сформулировать принципы новой мобильной технологии.

  3. Разработать новую концепцию конструирования мобильного оборудования для обработки бандажей и роликов, основанную на принципах модульности и управляемого резания.

  4. Разработать конструкцию мобильного станка, отвечающего новой концепции и исследовать показатели работоспособности и точность нового оборудования.

  5. Разработать рекомендации для реализации новой технологии восстановления поверхностей катания бандажей и роликов.

Объекты исследований: технология и оборудование для ремонта бандажей и роликов печей, точность оборудования, разработанного на основании новой концепции, технология настройки оборудования для получения требуемой точности обработки.

8 10. Разработанная концепция конструирования модуля, обеспечивающего управляемую механическую обработку поверхности катания крупногабаритной детали.

Автор защищает следующие основные положения:

теоретические положения способа наладки встраиваемого станка, сокращающего вспомогательное время восстановительной механической обработки крупногабаритных деталей;

новую концепцию конструкции встраиваемых станков, основанную на модульном принципе, обеспечивающих возможность механической обработки крупногабаритных деталей с более производительными режимами;

соотношения, позволяющие устранить погрешность станка, используя меньшее количество рабочих приемов;

новая концепция конструирования модуля, обеспечивающего управляемую механическую обработку поверхности катания крупногабаритной детали;

рекомендации по выбору конструкции мобильного станка, удовлетворяющей требованиям точности механической обработки крупногабаритной детали;

вариант новой технологии восстановления работоспособности рабочих поверхностей крупногабаритных деталей;

Практическая ценность работы: разработана новая технология и новая концепция конструирования мобильного оборудования, предложены новые конструкции отдельных модулей встраиваемого станка, разработан способ наладки станка, сокращающий время ремонта.

Внедрение результатов работы: результаты работы апробированы и внедряются в производство на ЗАО «Белгородский цемент».

Публикации: По теме опубликовано 8 научных работ. Среди них 2 в центральных и 3 в зарубежных изданиях.

Получен патент Российской Федерации 58420 U1 на полезную модель «Следящий суппорт» B23Q 1/76 2006.01 (Заявка № 2006120063/22 дата подачи - 07.06.2006, дата начала отсчета срока действия патента - 07.06.2006) (Приложение 7).

Автор выражает признательность научному консультанту, кандидату технических наук, доценту Бондаренко В.Н.

Апробация работы: результаты работы доложены на международных конференциях в БГТУ им. В.Г. Шухова (2003...2006 г.), в Жешувском политехническом университете (г. Жешув, Республика Польша, 2006 г.), на заседаниях кафедры технологии машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова (2006 г.).

Технология и оборудование для ремонта крупногабаритных деталей

Классическая технология ремонта [81] деталей опорных узлов состоит в следующем. Процесс обжига клинкера прерывается и цементная печь останавливается. Бандажи снимаются с обечайки, разрезаются на два одинаковых полукольца и транспортируются на ремонтное предприятие, обладающее уникальным оборудованием. Там производится обработка полуколец, после чего они возвращаются на цементный завод. На цементном заводе полукольца одеваются на печь и соединяются путем электрошлаковой сварки. При сваривании полуколец бандажей из-за их габаритов и массы очень трудно обеспечить точігую взаимную ориентацию деталей и происходит перекос, либо смещение полуколец друг относительно друга. В результате этого дальнейшая эксплуатация цементной печи оказывается затруднительной. Поэтому, отремонтированный бандаж подвергают дополнительной доработке на месте с использованием ручного инструмента, для обеспечения заданных параметров бандажа. В результате стоимость отремонтированного бандажа достигает стоимости нового бандажа, и затраты времени на ремонт оказываются значительными.

Учеными кафедры ТМ БГТУ им. В.Г. Шухова был разработан подход к снижению материальных потерь от ремонтных простоев технологического оборудования цементных заводов - ремонт бандажей и роликов цементных печей на месте их эксплуатации [14, 48, 56, 65, 87]. Новая технология ремонта имела два направления: с остановкой обжиговой печи и без остановки печи. В первом случае производилось снятие бандажа с обечайки печи, установка его на специальный стенд и обработка с помощью нестационарного станка [1]. Во втором случае печь не останавливалась, но на элементах опор печи устанавливался встраиваемый станок, с помощью которого осуществлялась механическая обработка, как бандажей, так и опорных роликов.

Технологические методы восстановления геометрической точности изношенных поверхностей крупногабаритных деталей на рабочем месте без их демонтажа определяют особые требования к конструктивному исполнению, компоновке и месту установки переносных станков. Эти требования обусловлены спецификой решаемых технологических задач и определяют существенное отличие переносных станков от обычных стационарных станков [1, 60, 61].

В отличие от стационарных станков [43], в переносных станках для обработки крупногабаритных деталей отсутствуют приспособления, используемые для базирования обрабатываемой детали. Это является одной из основных особенностей переносных станков, которая во многом определяет их конструктивное исполнение.

При реализации технологических методов восстановления геометрической точности базирующих поверхностей путем обработки лезвийным или абразивным инструментом возникает необходимость создания формообразующих движений резания и в частности главного движения V и движения подачи S.

Отсутствие в переносных станках [35] элементов для базирования крупногабаритных обрабатываемых деталей исключает необходимость наличия в станках токарного типа привода главного движения V. Это, с одной стороны, упрощает конструкцию таких переносных станков, а с другой сторо 15 ны, ставит задачу поиска технологических решений, которые позволяют использовать функциональные движения работающего агрегата в качестве главного движения резания. Для рассматриваемых крупногабаритных деталей - бандажей и опорных роликов вращающихся цементных печей, в качестве привода главного движения при точении используют функциональные движения действующих агрегатов - собственное вращение печи. Таким образом, в конструкции создаваемых для этих целей переносных станков токарного типа предусматриваются приводы продольной S0 и поперечной S„ подач инструмента, и отсутствует привод главного движения.

За прошедшие десятилетия для целей ремонта бандажей и роликов цементных печей кафедрой ТМ было разработано несколько образцов нестационарного оборудования [1-5], а под это оборудование - специальная технология [88,89].

Всё нестационарное технологическое оборудование, разработанное и применяемое для ремонта бандажей и роликов можно разделить на два типа: тяжёлое и лёгкое. Особенностями нестационарных станков тяжелого типа являются: наличие рамы, повышенная жесткость узлов, увеличенные масса и габариты. Оборудование легкого типа не имеет собственной станины и базируется на элементах опор ремонтируемого узла, либо на самой обрабатываемой поверхности. Оборудование, как правило, имеет невысокую жесткость, как, например, станок, описанный в [1].

Профессор Пелипенко Н.А. [50], подразделяет все мобильное оборудование для мобильной технологии ремонта на приставное, передвижное, самодвижущееся, накладное, подвесное и встраиваемое. Схемы установки различных типов мобильных станков приведены на рис. 2, 3 и 4.

Приставные станки базируются на элементах фундамента рядом с обрабатываемым объектом. Станки такого типа позволяют с одного установа обработать как бандаж, так и оба опорных ролика, однако непригодны для ремонта опорных узлов с малым подбандажным пространством.

Математическая модель базирования станка относительно обрабатываемой крупногабаритной детали

Формообразование при механической обработке происходит в упругой замкнутой системе - технологической системе, включающей в себя станок, приспособление, обрабатываемую заготовку и режущий инструмент. Погрешности, в том числе и погрешности формы, при обработке обуславливаются погрешностями изготовления и условиями эксплуатации всех составляющих технологической системы. Погрешности станка должны находиться в рамках норм точности и жёсткости, оговоренных соответствующими стандартами. Точность обработки детали во многом определяется методом установки и схемой базирования заготовки в приспособлении. Форма и жёсткость заготовки в процессе зажима и последующей обработки влияет на формообразование. Износ режущего инструмента, зависящий от режимов обработки и формы режущего клина, также может внести погрешности формы обрабатываемой детали. Большое влияние оказывают погрешности настройки станка и тепловые деформации.

Обработка в цеховых условиях, а также нормы точности и жёсткости на стационарные станки позволяют стабилизировать координаты (или сделать их управляемыми) и, таким образом, позволяет практически устранить погрешности формообразования.

Тяжёлым токарным и лоботокарным станкам с раздельным исполнением станины под привод главного движения, механизмы подач (суппортную группу) и стойку задней бабки соответствует несколько отличающаяся граф - схема (рис. 17, б). Как правило, указанные узлы расположены на отдельной платформе, или чугунных плитах в поле координат х О у, где устанавливаются привод планшайбы с координатами хсОсус и суппортной группы хи0иуи. В уравнении гд = гпд+гп+гР+г„+гБ составляющие пл и 7П при установке новых деталей в цеховых условиях требуют настройки, что облегчено наличием платформы и плит. Как и в первом случае, здесь имеются условия для установки вершины резца Ор по «оси центров».

В некоторых станках с ЧПУ сверлилыю-фрезерно-расточной группы (рис. 17, в) с вертикальным расположения шпинделя (без полярной координаты стола) крестовой стол, на котором крепится деталь, конструктивно выполняется отдельно и также крепится на специальной платформе. Цилиндрическая поверхность может быть образована фрезой при согласованном двухкоординатном движении крестового стола с приспособлением. Принципиальное отличие от схемы (рис. 17, в) состоит в изменении координат точки Ор в процессе обработки. Тем не менее, составляющие радиуса обрабатываемой детали, входящие в уравнение гд=гБ+гп+гс+г11+7р, настраиваются в стационарных цеховых условиях.

В технологических системах с мобильным оборудованием можно выделить те же составляющие, что и в системах со стационарными станками. Их особенности обусловлены расположением станков на объекте обработки -детали или узлах, несущих эту деталь в процессе эксплуатации, остальных элементов системы полностью или частично. Так, оборудование для обработки концов труб включает в себя привод главного движения, суппортную группу с инструментом, приспособление с основной стойкой, несущей все элементы оборудования. С помощью приспособления оборудование закрепляется на трубе.

При обработке бандажей и роликов цементных печей в мобильном оборудовании отсутствует привод главного движения, так как для механической обработки используется технологическое или наладочное вращение всего печного агрегата. Станок, состоящий из суппортной группы, может базироваться под бандажом на одной платформе с опорным узлом (приставной станок) или на опорных элементах одного из роликов (встраиваемый станок), а также может иметь общую с роликами базу, как в стенде для обработки бандажей.

Граф-схемы технологических систем формообразования поверхностей вращения с мобильным оборудованием [17] приведены на рис.18. При формировании поверхностей катания бандажей и роликов цементных печей в качестве базирующей используется производственная база -оси роликов опорного узла (координаты хпОпуп в схемах на рис. 18, а).

Поскольку обработка ведётся непосредственно на печи, то радиус-векторы и,гс и 7Б не имеют возможности стационарной настройки и для каждого опорного узла имеют свои параметры. Для схемы (рис. 18, б) в сумму векторов не входит гс, что связано со стационарным исполнением с основанием роликов основания суппортной группы. Для схемы (рис. 18, б) с встраиваемым станком, где для каждой из опор производится настройка п и гБ, причём станок производит обработку над роликом.

Во всех схемах во время обработки изменяется положение центра Од бандажа в системе координат хпОпуп, что требует особого подхода к технологии обработки [54].

Схема обработки цапф шаровых мельниц (рис. 18, в) отличается от предыдущих наличием самоустанавливающейся платформы и неизменностью баз при базировании на роликах на специальных поверхностях, обеспечивая более высокую степень круглости поверхности.

Разработка концепции конструкции модуля следящего суппорта для формирования круговой образующей крупногабаритной детали

При обработке крупногабаритных деталей типа опорных роликов цементной печи установкой встраиваемого станка и его высокой жесткостью решается вполне вопрос обеспечения точности формы его наружной поверхности. Дело в том, что опорные ролики имеют постоянную базу - подшипниковые опоры. Однако, в тех случаях, когда тело вращения не имеет постоянной оси вращения, как бандаж цементной печи, вопрос обеспечения круглости его поверхности катания решить весьма затруднительно без применения специального оборудования.

Известное оборудование, описанное в п. 2, способно обеспечить круг-лость детали и цилиндричность, но не лишено недостатков. В частности, процесс резания в схеме с динамическим самоустанавливающимся суппортом будет неустойчивым, так как нет ограничения снимаемому припуску. Необходимо сконструировать такое устройство, которое бы позволило обеспечить заданные радиус кривизны поверхности бандажа в каждом из его поперечных сечений. Наиболее простой способ решения поставленной задачи - разработка устройства с обратной связью между резцом и некоторым датчиком радиуса кривизны. В результате исследований было решено ввести в динамический самоустанавливающийся суппорт (п. 2) механическую систему, которая бы следила за радиусом кривизны необработанной поверхности и давала сигнал на устройство изменения глубины резания.

Простейшее механическое решение подобной системы было найдено. Это так называемый следящий суппорт, схема которого представлена на рис. 25. Реализация управляемого резания имеет простое решение с использованием следящей системы. Для того, чтобы достичь круглости бандажа требуется обработать бандаж, удалив припуск до ближайшей (максимальной) вписанной окружности в исходную (неправильную) форму бандажа. Чем больше припуск, тем больше металла необходимо снять, углубив резец. То есть, чем больше отклонение в сторону увеличения от вписанной окружности, тем больше глубина резания. Таким образом, необходимо реализовать управление резанием по отклонению от круглости. Если в процессе резания припуск начинает увеличиваться, то необходимо увеличить глубину резания до максимально возможной.

Суппорт 8 прижимается к поверхности бандажа 9 с помощью механизма поперечной подачи. Принято, что радиус бандажа R - оо, т.е. поверхность 9 - прямая и направление подачи перпендикулярно этой поверхности. Суппорт опирается на поверхность катания 9 двумя роликами 2 и 3. Один из которых (3) - базовый, второй (2) - следящий. Они взаимодействуют между собой, находясь в подвижном корпусе 7 с помощью рычага 5, ось качания которого расположена в точке А корпуса 7. Пружина 4 осуществляет контакт роликов 2 и 3 к поверхности 9 и, кроме этого, воспринимает усилие резания, возникающее в процессе обработки. Резец 1 с механизмом настройки 10 глубины расположен в корпусе 7 на рычаге. Одно плечо рычага взаимодействует со штоком ролика 2, а другое со штоком резца 1 через механизм настройки глубины. Рычаг качается вокруг оси Б, закреплённой в корпусе 7. В исходном положении при перпендикулярности поверхности 9 оси 1 вершина резца касается плоскости 9, не производя резания. Если считать плечи рычагов 5 и 6 равными, т.е. а=в и e=f суппорт работает следующим образом. При отклонении профиля 9 на угол у, ролик 2 перемещается вправо, допустим на величину х=1. При этом рычаг 5 поворачивается вокруг оси С переместит ось А, корпус 7 и ось Б на величину т=0,5х=0,5. Благодаря равенству плечей айв рычага 6 перемещение по координате у составит у=0. Резец будет сохранять положение на плоскости 9 до тех пор, пока не начнёт действовать ограничение на глубину врезания 10, которое составляет величину уОГр=6 ,5хОГр. Поэтому при перемещении ролика 2 относительно ролика 3 на величину большую, чем дгогр, начинается перемещение корпуса 7 и работа резца на глубинеуогр по наклонной плоскости.

Так как тело вращения имеет замкнутый контур, то подъём контура должен обязательно смениться его снижением и резание прекращается, когда угол принимает значение y D. Таким образом, при исправлении эксцентриситета в окружности будет иметь место картина снятия припуска, представленная на рис. 26. При обработке овала или эллипса схема снятия при 65 пуска по исправлению формы такая же - обработка ведётся на участках подъёма поверхности. На участках спуска обработка не производится.

Таким образом, настраивая суппорт с помощью винта на заданный радиус обработки и устанавливая его ось ув так, чтобы она проходила через ось заготовки, можно получить из поверхности произвольной формы окружность заданного радиуса.

Разработка и исследование трехмерной модели встраиваемого станка модульной конструкции

На основании существующего проекта мобильного станка модульного типа с учетом моментов, изложенных в п. 2, была разработана трехмерная модель мобильного станка (рис. 46). Профиль сечения рамы был выбран согласно рис. 15. Сама рама была составлена из двух швеллеров, нижней пластины, двух торцовых пластин, соединительного швеллера и ребер жесткости. Предполагалось, что перечисленные элементы соединены в жесткую конструкцию с помощью сварки и не содержит податливых стыков. На верхней части рамы были установлены направляющие с профилем в форме хвоста ласточки. Между поверхностью направляющих и поверхностью швеллеров была задана контактная жесткость. Для установки рамы в опоры были разработаны специальные переходные втулки, одна из которых служит корпусом редуктора. Между переходными втулками, рамой и опорами был задан нежесткий контакт, причем между переходными втулками и торцовыми пластинами дополнительно были созданы цилиндрические центрирующие элементы. Была разработана модель продольного и поперечного суппорта. Продольный суппорт соприкасается с направляющими по нескольким плоскостям, между которыми также была задана нежесткая связь.

Между продольным и поперечным суппортом также установлен элемент центрирования, воспринимающий поперечную нагрузку. В поперечном суппорте, как правило, поперечную нагрузку воспринимает ходовой винт, в модели он был заменен цилиндрическим телом соответствующего диаметра и длины, работающим на сжатие. Поворотная резцедержка была выполнена заодно с поперечным суппортом. Резец был установлен таким образом, что между его основной плоскостью, боковой плоскостью державки и плоскостями резцедержки имелись контактные напряжения, а сверху резец был зажат с помощью винтов, действие которых было заменено силами зажима. К вершине резца были приложены три составляющие силы резания (рис. 48), предварительно рассчитанные по известным формулам. ш

С помощью специального программного обеспечения была создана сетка конечных элементов для разработанной модели станка. Параметры сетки определялись исходя из максимально возможного размера элемента, необходимой точности расчета и возможностей аппаратного обеспечения персонального компьютера.

Для каждой из деталей модели мобильного станка был определен материал со своими механическими свойствами (табл. 2). После этого с помощью программного пакета был произведен расчет прогибов станка в радиальном и тангенциальном направлениях.

Компьютерный эксперимент проводился при изменении двух параметров: координаты Z продольного суппорта и величины силы резания. При каждом сочетании этих двух факторов расчет давал определенные значения смещения вершины резца 1 (рис. 50). Координата продольного суппорта 2 измерялась относительно левой пластины станка 3 и изменялась в пределах от 0 до И 5 мм. Результирующая сила резания была разложена на состав ЛЯІОЩИС, таким образом, что Pt=Pv=-P.

1. Модель разработанного мобильного станка обладает хорошей статической жесткостью - отжатая резца в радиальном направлении, наиболее влияющие на диаметральную точность обрабатываемой поверхности, на порядок меньше, чем при использовании станочного модуля УВС-01.

2. Графики отжатий показывают, что вдоль рамы характер отжатий меняется незначительно - разброс показаний лежит в пределах 6%. Это значит, что рама станка не является его самой податливой частью. Исследования показали, что наибольшие перемещения происходят в теле резца.

3. Для сохранения измеренных показателей жесткости при изготовлении мобильного станка необходимо обеспечить жесткие стыки.

Исследования показали, что для обеспечения высокого качества проведения ремонтных работ в существующую технологию необходимо ввести ряд дополнений. Ремонт каждого опорного узла следует начинать с внешнего осмотра. Следует убедиться в отсутствии значительных трещин, выбоин и наплывов на поверхностях как бандажа так и опорных роликов. Также следует обратить внимание на характер соприкосновения бандажа и опорных роликов на всей длине его круговой образующей. Далее необходимо подготовить базы для установки мобилыюго станка на элементы опор роликов - переходные опоры. Их необходимо установить и тщательно закрепить. Переходные опоры для цементной печи каждого типоразмера изготавливаются свои. Если переходные опоры уже изготовлены, то необходимо убедиться в соответствии их присоединительных размеров размерам опорных узлов ролика и опор мобильного станка. После подготовки баз следует установить мобильный станок на переходные опоры.

Ремонт деталей следует начинать с обработки поверхностей опорного ролика. При дальнейшей обработке бандажа это позволит исключить влияние погрешностей поверхности опорного ролика на точность обработки бандажа.

Для предварительного ориентирования станка относительно опорного ролика следует установить станок «на, глаз» и, закрепив его, осуществить первоначальное снятие стружек с цилиндрической поверхности ролика возможно ближе к его торцам. По возможности снятия стружек без перенастройки станка следует судить о необходимости передвижения одной или обеих опор станка в ту или иную сторону относительно оси ролика.

После первоначальной выверки необходимо подрезать левый торец опорного ролика на величину, необходимую для устранения всех дефектов на поверхности торца. После этого, без переустановки всего станка следует обработать правый торец ролика, а также снять лыски по краям ролика шириной до 10 мм от обработанного торца на глубину необходимую для снятия всего дефектного слоя.

Далее обработку следует прекратить, развернуть резцедержатель станка (или снять резец) и установить на свободное место приспособление, изображенное на рис. 53, базируя его траверсу по основанию и стенке резцедержателя.

Похожие диссертации на Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа