СТАНОК ТОКАРНО-НАКАТНОЙ

Предлагаемая полезная модель относится к токарному оборудованию, а именно - к токарно-накатным станкам для обточки и восстановления рабочих поверхностей осей железнодорожных колесных пар грузовых, пассажирских вагонов, а также вагонов метро и другого подвижного состава и может быть использована в системе МПС РФ на ремонтно-восстановительных предприятиях различного уровня.
Вагонная ось является элементом колесной пары железнодорожного подвижного состава, на котором укрепляются колеса, в большинстве случаев тугой прессовой посадкой. Ось представляет собой брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. Вагонные оси различаются размерами основных элементов - формой шейки оси - для подшипников качения или подшипников скольжения, формой поперечного сечения - сплошные или полые, по способу торцевого крепления подшипников качения - корончатой гайкой или шайбой [1]
У оси имеется две шейки, предступичные и подступичные части и средняя часть. Для снижения концентраций напряжений в местах изменения диаметров оси делаются плавные переходы - галтели, выполненные определенным радиусом. Снижение концентраций напряжений, вызванных посадкой деталей подшипников качения, достигается изготовлением разгружающей канавки, расположенной у начала задней галтели шейки оси.
Оси для подшипников скольжения по торцам имеют буртики, препятствующие смещению подшипников вдоль оси наружу при движении вагона. Оси для роликовых подшипников по концам шеек вместо буртиков имеют нарезную часть для навинчивания корончатой гайки. Кроме того, на каждом конце таких осей имеется паз с двумя отверстиями, в которых выполнена нарезка для установки стопорной планки.
Шейки вагонных осей выполняют цилиндрической формы для размещения на них подшипников. Предступичные части оси - это переходные зоны от шеек
к подступичным частям. На предступичных частях размещаются задние уплотнения буксовых узлов - уплотнительные шайбы или лабиринтные кольца. Средняя часть оси имеет конический переход от подступичных частей к средине оси. Оси колесных пар, оборудованные дисковыми тормозами и оси, на которых смонтированы приводы подвагонных генераторов, имеют посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редукторов.
Нестационарный режим нагружения при вращении колесной пары вызывает в оси знакопеременные напряжения с амплитудами изменяющейся величины, что требует специальных мер для повышения предела выносливости материала оси. Как видно из вышеизложенного, колесная ось постоянно находится в тяжелых эксплутационных условиях, что приводит к ослабления соединения «колесо - ось», требует снятия с подвижного состава и подвергнуться ремонту к одному из которых относится обтачивание и накатка рабочих поверхностей оси.
Восстановление поверхностей оси при ремонте на многих предприятиях используют общепромышленное оборудование, что снижает качество ремонта.
Известны также специализированные осетокарные станки для получистовой обработки осей колесных пар вагонов, тепловозов, электровозов и моторвагонных секций [2], содержащие станину с направляющими, гидросуппорт с инструментальным узлом, снабженные центрами правую и левую бабки, высокомоментный главный привод и средства управления суппортом. Известные станки используются только для получистовой обработки шеек осей, однако не имеют устройств, позволяющих восстанавливать рабочие поверхности до значений, равным первоначальным.
После анализа существующих станков для восстановительной обработки осей колесных пар за прототип был выбран станок модели 1М63Н для обработки цилиндрических деталей разработки Рязанского станкостроительного завода (ОАО «РСЗ») [3], содержащий станину с направляющими, переднюю бабку со снабженным поводковым патроном шпинделем, снабженную набором механических передач коробки скоростей и подач с элементами ручного
управления, инструментальный суппорт с кареткой и ползушкой, высокомоментный главный привод и вспомогательные приводы, заднюю бабку с пинолью и элементами ее перемещения по направляющим станины, установленные на направляющих станины поддерживающие стойки-домкраты, системы смазки и охлаждения.
Известный станок позволяет выполнять получистовую и чистовую проточку шеек оси, проточку канавок, проточку предступичной и подступичной частей, галтелей и средней части, имеющей конический переход к геометрической середине оси, восстанавливать резьбы на ее концах, а также при установке в инструментальный узел суппорта накатных устройств для накатки и выглаживания поверхности шеек по типу [4] возможно восстановление размеров шеек до первоначальных размеров.
При достаточно высоких технологических возможностях станка по количеству осуществляемых на нем операций, операции накатки и выглаживания имеют невысокую точность обработки (требуется до 0,05 мм на диаметр шейки) из-за необходимости переустановки накатных инструментов и одностороннего их действия на обрабатываемую поверхность, что требует дополнительной операции шлифовки на круглошлифовальном станке с переустановкой на него обрабатываемой оси.
Целью предлагаемой полезной модели является создание станка с возможностями полной обработки колесной оси с одной установки и высоким качеством восстановления всех ее элементов.
Поставленная цель достигается тем, что в станке токарно-накатном, содержащем станину с направляющими, переднюю бабку со снабженным поводковым патроном шпинделем, снабженные набором механических передач коробки скоростей и подач с элементами ручного управления, инструментальный суппорт с кареткой и ползушкой, высокомоментный главный привод и вспомогательные приводы, заднюю бабку с пинолью и элементами ее перемещения по направляющим станины, установленные на направляющих станины поддерживающие стойки-домкраты инструментальный суппорт
снабжен дополнительным обрабатывающим узлом, установленным на каретке и выполненным в виде двух закрепленных на выдвижных, снабженных гидравлическими приводами пинолей роликов, причем один из них выполнен с функцией упрочнения, а другой - с функцией выглаживания, при этом их диаметры и точки касания с обрабатываемой поверхностью расположены супротивно друг другу по отношению к обрабатываемой детали и лежат в плоскости, параллельной направляющим станины и проходящей через ось центров станка, а режущий узел размещен на ползушке и выполнен в виде снабженной фиксаторами положения режущего инструмента относительно поверхности обработки поворотной стойки, которая снабжена концентрическими направляющими, выполненными на сопрягаемой с ползушкой поверхности.
Предлагаемая полезная модель представлена на чертежах, где:
- на Фиг.1 представлен общий вид станка;
- на Фиг.2 представлен вид на станок сверху;
- на Фиг.3 представлен вид на станок справа;
- на Фиг.4 представлен общий вид узла роликов;
- на фиг.5 показан вид на узел роликов сверху;
- на Фиг.6 представлен узел роликов в разрезе;
- на фиг.7 представлена конструкция упрочняющего ролика;
- на фиг.8 показана конструкция поворотной инструментальной стойки.
Станок содержит (см. Фиг.1, 2, 3) станину 1 с направляющими 2, переднюю бабку 3 со шпинделем 4, снабженным поводковым патроном 5, в котором закрепляется центр 6. Передняя бабка снабжена коробкой скоростей 7, коробкой подач 8 и главным приводом 9. Инструментальный суппорт 10 имеет каретку 11, на которой установлена с возможностью поперечного перемещения относительно направляющих станины ползушка 12. Зона обработки детали снабжена защитным экраном 14. На направляющих 2 станины 1 установлены поддерживающие стойки-домкраты 15, 16 и задняя бабка 17 со снабженной центром пинолью 18. На каретке 11 суппорта 10 закреплено обрабатывающее
устройство 19, включающее (см. Фиг.4, 5, 6) корпус 20, в котором закреплены гидропривод 21 с выдвижной пинолью 22, на которой в оси 23 закреплен упрочняющий ролик 24 и гидропривод 25 с выдвижной пинолью 26, на которой на оси 27 закреплен выглаживающий ролик 28. Ролики 24 и 28 установлены супротивно друг другу относительно обрабатываемой колесной оси 29. Гидроприводы снабжены компенсационными пружинами 30, 31, штуцерами подвода жидкости 32, 33 от гидросистемы 34, установочными винтами 35, 36, неподвижными штоками 37, 38, свободными поршнями 39, 40 и рабочими полостями 41, 42. На Фиг.6 упрочняющий ролик 24 показан в рабочем положении, а выглаживающий ролик 28 в отведенном, нерабочем положении. Гидроприводы 21 и 25 снабжены установочными линейками 43, 44 с индексами-указателями 45, 46 для первоначальной наладочной установки роликов 24, 28. На Фиг.7 показана конструкция и крепление упрочняющего ролика 24. Ролик установлен на оси 23 в роликовых подшипниках 47. На ползушке 12 установлен режущий узел 48, содержащий (см. Фиг.8) корпус-основание 49 с концентрическими направляющими 50, сопряженными со штифтами 51, закрепленными на ползушке 12. Режущий инструмент (резцы для обработки цилиндрических участков колесной оси, восстановления канавок и галтелей) закрепляется винтами 52, 53 на опорных поверхностях 54, 55. Режущий узел имеет возможность поворота вокруг оси 56 и фиксируется в заданном положении фиксатором 57. Фиксатор снабжен упорным подшипником 58, стаканом 59, пружиной 60. Станок снабжен системой охлаждения (СОЖ) 61.
Станок работает следующим образом.
При помощи грузоподъемных механизмов колесная ось 29 устанавливается на опоры-домкраты 15, 16 и с их помощью выводится на ось центров станка, закрепляется в центрах 6 патрона 5 и центре пиноли 18 задней бабки 17, в соответствии с режимами обработки устанавливается число оборотов шпинделя и скорость продольной подачи суппорта при помощи элементов управления коробки скоростей 7 и коробки подач 8. Включается привод гидросистемы 34, системы охлаждения 61 и главный привод 9, после чего производится токарная
обработка колесной оси. После восстановления цилиндрических участков, канавок и галтелей главный привод 9 отключается и при помощи установочных винтов 35, 36 линеек 43, 44 с индексами 45, 46 устанавливается первоначальное положение упрочняющего 24 и выглаживающего 28 роликов, после чего включается главный привод и при помощи средств управления гидросистемой устанавливаются заданные технологией обработки усилия прижима упрочняющего и выглаживающего роликов. Процесс обработки ведут до получения необходимых размеров. После окончания обработки главный привод, гидросистема и система СОЖ отключаются, колесная ось устанавливается на стойки-домкраты и грузоподъемным механизмом транспортируется на операцию напрессовки колес.
Технические решения, использованные в предлагаемом токарно-накатном станке позволяют комплексно обработать колесную ось без переустановок с высоким качеством и меньшими трудозатратами, чем на известном оборудовании.
Данные технические решения были использованы при разработке на Рязанском станкостроительном заводе токарно-накатного станка модели РТ301.01
Библиографические ссылки:
1. И.Ф.Пастухов, В.В.Лунин, Н.И.Жуков. «Вагоны», М., Транспорт, 1988 г., стр.25-30
2. Станки для обработки осей и сформированных колесных пар железнодорожного состава железнодорожного транспорта. Каталог 20АО краматорский завод тяжелого станкостроения», 2005 г., раздел 5.
3. Каталог промышленного оборудования, выпуск №3, (Торговый дом «Рязанский станкостроительный завод», 2004 г., стр22=23..
4. Ю.Г.Шнейдер. «Инструмент для чистовой обработки металлов давлением», изд-во «Машиностроение», Ленинград, 1971 г., Стр.48-62.