СТАНОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР

Полезная модель относится к станкостроению, в частности, к электрохимическим станкам и может быть использована для обработки (в том числе, восстановления) профиля бандажей колесных пар железнодорожного подвижного состава.
Известно устройство для обточки бандажей колесных пар без выкатки их и без съема двигателей, содержащее установленные на бетонных подушках токарные центровые бабки и два винтовых домкрата. На бетонных подушках закреплены рельсы, подошвы которых являются направляющими для центровых бабок. Рельсы используются также и как основание для двутавровых балок, вертикальные стенки которых усилены пластинами, к которым крепятся суппорты. Колесная пара, подлежащая обточке, устанавливается против центров бабок, после чего домкратами поднимается на линию центров. Вращение колесной пары осуществляется от тягового электродвигателя. Установленные на суппортах инструменты обрабатывают бандажи колесных пар.
(см. авт. св. СССР, N 93005, кл. В23В 5/32, 1947 г.).
В результате анализа данной конструкции необходимо отметить, что она характеризуется невысокой жесткостью, не обеспечивает обработку на оптимальных режимах, а кроме того, лезвийная обработка бандажей связана со значительными трудностями, неудобна, непроизводительна.
Известен станок для обточки колесных пар, содержащий входные, выходные и перекрывающие рельсы, станину с резцовыми суппортами, смонтированными на направляющих с возможностью поперечного перемещения, две центровые бабки с приводами перемещения, а также прижимными устройствами. Станок оснащен, по крайней мере, двумя закрепленными на торцах букс технологическими фланцами прямоугольного поперечного сечения с горизонтальными и вертикальными поверхностями и цилиндрической проточкой. На центровых бабках смонтированы также выдвижные центры. Входные и выходные рельсы снабжены смонтированными на поперечных направляющих вставками с возвратными пружинами.
При обработке неприводных колесных пар станок оснащается приводом для их вращения.
Для проведения обработки технологические фланцы устанавливают на место крышек буксовых коробок колесной пары с базированием цилиндрической проточки по их внутренней обработанной поверхности. Колесная пара подводится к зоне обработки, центровые бабки перемещаются в рабочее положение, при этом опорно-прижимные устройства охватывают технологические фланцы. Колесная пара поднимается до контакта верхних горизонтальных поверхностей технологических фланцев с вертикальными опорными устройствами. Колесная пара вывешивается над перекрывающими рельсами и они убираются из зоны обработки. Затем колесная пара перемещается в горизонтальной плоскости по роликовым направляющим до контакта вертикальных поверхностей технологических фланцев с горизонтальными опорными устройствами Технологические фланцы закрепляются с помощью фиксаторов опорных устройств, центры перемещают в поперечном направлении и вводят в центровые отверстия колесной пары. Затем включают привод вращения колесной пары и производят ее обработку.
(см. патент РФ №2159166, кл. В23В 5/32, 2000 г.).
В результате анализа конструкции известного станка необходимо отметить, что он обладает довольно высокой жесткостью и виброустойчивостью, что позволяет вести обработку на повышенных режимах резания и обеспечивать довольно высокую чистоту обрабатываемых поверхностей. Однако конструкция его весьма сложна, значительное время занимают подготовительные операции. Лезвийные инструменты, которыми оснащается станок, не обеспечивают точной и производительной обработки рабочего профиля бандажей колесных пар, которые изготавливаются из труднообрабатываемых сталей.
Известен станок для обработки бандажей колесных пар, содержащий установленные на фундаменте стойки на которых расположены центрирующие бабки с центрами. Бабки имеют возможность осевого перемещения от приводов. Один из центров выполнен поводковым. Он снабжен приводом вращения, предназначенным для осуществления вращения колесной пары.
На фундаменте укреплен подъемник, на штоке которого установлен ложемент, предназначенный для подачи обрабатываемой колесной пары на линию центров и опускания колесной пары в исходное положение после обработки.
На стойках расположены также инструментальные головки с электродами-инструментами и приводами их перемещения. Инструментальные головки имеют возможность перемещения в направлении вдоль оси колесной пары и перпендикулярно ей, а также имеют возможность установки под углом к ней.
Для обеспечения подвода обрабатываемой колесной пары к станку и ее отвода после обработки, имеется накопитель (устройство подачи колесных пар), выполненный в виде рельсового пути. Каждая рельсовая колея пути выполнена из нескольких рельсов, например, трех. Один из рельсов (в случае, если их три, средний) каждой колеи установлен на опорах с зазором относительно двух соседних рельсов). Под средними рельсами (установленными на опорах) размещены ванны (емкости), заполненные рабочей жидкостью.
Ванны снабжены приводом перемещения. Вертикальные стенки ванн входят в зазор между рельсами, а в крайнем нижнем положении располагаются ниже верхнего уровня рельс.
Каждый бандаж может обрабатываться несколькими электродами-инструментами. Электроды-инструменты соединены с отрицательным потенциалом источника технологического тока, а колесная пара с положительным.
В процессе работы станка по рельсовому пути подается колесная пара. Она тормозится на рельсах над ложементом. Подъемником ложемент с колесной парой подается на линию центров, после чего центры посредством приводов перемещения сводятся друг к другу и центрируют колесную пару. Электроды-инструменты, разведенные в стороны во время загрузки колесной пары, подводят к профилям бандажей колесных пар. Ванны с рабочей жидкостью поднимают посредством приводов в верхнее положение. При этом часть бандажа и электроды инструменты оказываются погруженными в рабочую жидкость. При подъеме ванны, ее вертикальные стенки беспрепятственно проходят между рельсами через зазор
При поджатой центрами колесной паре, выставленных электродах-инструментах, поднятых ваннах, включают приводы электродов-инструментов и колесной пары, а также источник технологического тока. Электроды-инструменты в своих направляющих перемещаются (по программе или вручную) вдоль оси колесной пары, перпендикулярно ей или под углом в зависимости от технологического цикла, необходимого для получения заданного профиля на бандаже.
По окончании процесса обработки отключается источник технологического тока, приводы колесной пары и электродов-инструментов и механизмы возвращаются в исходное положение (опускаются емкости, отводятся в нерабочее положение головки с электродами-инструментами, разводятся бабки) и колесная пара опускается ложементом в исходное положение на рельсы и скатывается по ним от станка.
(см. патент РФ 2085346, кл. В23Н 1/00, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной конструкции станка необходимо отметить, что он характеризуется невысокой жесткостью, что не позволяет обрабатывать поверхности с высокой производительностью и точностью.
Техническим результатом заявленной полезной модели является разработка станка, обеспечивающего обработку рабочих поверхностей бандажей колесных пар в автоматическом режиме, с высокой точностью и производительностью.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в станке для электрохимической обработки бандажей колесных пар, содержащем размещенные на стойках переднюю и заднюю центрирующие бабки для установки и приведения во вращение колесной пары, суппорты, несущие инструментальные блоки с каретками для обрабатывающих электродов-инструментов, имеющими возможность радиального перемещения по суппортам, а также механизм перемещения колесной пары на линию центров центрирующих бабок, новым является то, что станок снабжен порталом, закрепленным на стойках, суппорты размещены на портале с возможностью перемещения посредством приводов вдоль оси центров бабок, а механизм перемещения колесной пары выполнен в виде имеющих возможность качания рычагов, на одном плече каждого из которых установлены опорные элементы для колесной паты, причем рычаги связаны с приводом их поворота, при этом, на портале могут быть установлены измерительные головки, предназначенные для контроля размеров обрабатываемых поверхностей колесной пары..
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - станок, общий вид;
на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1;
Станок для электрохимической обработки бандажей колесных пар содержит установленные на фундаменте 1 стойки 2 и 3, на которых расположены передняя 4 и задняя 5 центрирующие бабки. В передней бабке с возможностью вращения установлен шпиндель (позицией не обозначен), оснащенный приводом вращения. В шпинделе установлен центрирующий элемент и размещен поводок для передачи вращения обрабатываемой колесной паре (не показаны). Передняя бабка предназначена для центрирования обрабатываемой колесной пары и приведения ее во вращение при обработке профиля бандажа.
В задней бабке имеется пиноль, в которой установлен центрирующий элемент (не показан). Бабки имеют возможность осевого перемещения на стойках посредством приводов 6 и 7. В качестве приводов перемещения бабок могут быть использованы известные приводы, например, от электродвигателя переменного тока через редуктор и винтовую передачу. Для комплектации привода может быть использован электродвигатель 8 переменного тока 1FT7108 Siemens, оснащенный датчиком нагрузки и встроенным тормозом.
На стойках 2 и 3 закреплен портал 9, имеющий П-образную форму.
Портал является несущей конструкцией, на которой на направляющих качения размещены суппорты 10 и 11. Суппорты 10 и 11 имеют возможность перемещения по порталу посредством приводов (не показаны) вдоль оси центров бабок. Приводы перемещения суппортов могут быть выполнены известным образом, например, в виде частотно регулируемых электродвигателей, связанных через планетарные редукторы с шарико-винтовыми парами.
На суппортах 10 и 11 смонтированы инструментальные блоки 12 и 13 (по три блока на каждом суппорте). Инструментальные блоки имеют возможность перестановки на суппортах под конкретный диаметр обрабатываемого бандажа. На каждом блоке размещена каретка 14 с обрабатывающим инструментом 15, рабочий профиль которого соответствует форме обрабатываемых поверхностей бандажа. Каретки оснащены приводами их перемещения. Приводы могут быть выполнены известным образом, например, в виде частотно регулируемого электродвигателя, связанного через планетарный редуктор через ременную передачу с шарико-винтовой передачей. Инструментальные блоки защищены герметичными кожухами, предохраняющими от проникновения брызг электролита электродвигатели, редукторы и шарико-винтовые передачи. Охлаждение электродвигателей, находящихся в кожухах, осуществляется подачей сжатого воздуха.
На каретках могут быть установлены датчики (не показаны) для определения положения инструментов относительно обрабатываемого бандажа в осевом направлении.
В случае необходимости на портале 9 могут быть размещены измерительные головки 16 и 17 для контроля размеров обрабатываемых профилей колесной пары. Конструкции таких головок широко известны и нет необходимости в их подробном описании.
2
Станок оснащен баком 18 для электролита, в качестве которого используют, например, водный раствор NaCl. Бак расположен под рабочей зоной. Электролит насосом из бака подается в межэлектродные зазоры под давлением р≈3 кг/см. Величина расхода электролита устанавливается кранами, находящимися в каналах подачи электролита.
Станок оснащен механизмом подачи колесной пары на линию центров бабок и удаления ее после окончания обработки. Данный механизм выполнен в виде скрепленных друг с другом рычагов 19, установленных с возможностью поворота на одной из стоек. На одном плече рычагов имеются опоры 20 для контакта с колесной парой. Механизм оснащен приводом 21 поворота рычагов, выполненным, например, в виде винтового домкрата.
Станок также оснащен системой программного управления (не показана) и пультом ручного управления (не показан).
Узлы и агрегаты станка, конструкция которых не раскрыта в настоящей заявке, являются известными и не составляют предмета патентной охраны,
Станок работает следующим образом.
Перед началом работы передняя 4 и задняя бабки 5 станка находятся в отведенных положениях.
До начала работы устанавливают инструментальные блоки суппортов в положение, соответствующее обрабатываемому исполнению колесной пары (диаметром катания 800…1064 мм или 1000…1250 мм).
К станку, например, по рельсовому пути (не показан), подается колесная пара. Колесная пара подается до жесткого упора, При контакте с данным упором ее колеса оказываются над опорами 20 механизма подачи. Включением привода 21 за счет поворота рычагов 19 поднимают колесную пару на высоту, при которой ее центровые отверстия расположены на линии центров центрирующих бабок 4 и 5, после чего бабки посредством приводов перемещения сводятся друг к другу и центрируют колесную пару. Остановка электродвигателей передней и задней бабок осуществляется автоматически, при получении на валу электродвигателей необходимого крутящего момента при упоре центров бабок в центровые отверстия оси колесной пары.
Реверсированием привода 21 опоры 20 отводятся от колесной пары. Включают привод вращения шпинделя передней бабки, в результате чего колесная пара приводится во вращение.
Далее, по сигналу от системы управления включается перемещение суппортов 10 и 11 по порталу 9 в осевом направлении (по оси Z) в заданную координату, по достижении которой осуществляется радиальное перемещение кареток с электродами-инструментами (по оси X) в заданную координату.
Перемещение электродов-инструментов осуществляется на малой скорости подачи до соприкосновения с колесом по оси Z, т.е., осуществляется базирование электродов-инструментов по рабочему торцу бандажа колесной пары. Система программного управления запоминает координату торца бандажа, электроды-инструменты отводятся от торца на необходимый зазор. После этого аналогично осуществляется радиальное перемещение электродов-инструментов по оси X.
После выставки электродов-инструментов на необходимый зазор по обеим осям станка включаются подача электролита в межэлектродный зазор и подача технологического тока к электродам-инструментам и токоподводящим роликам (не показаны) контактирующими с колесной парой Начинается процесс электролиза, при котором снимаемый с заготовки припуск оседает в виде шлама в съемных отсеках бака с электролитом, который находятся под рабочей зоной станка. После первоначального съема неровностей колеса происходит переключение источника на автоматическую стабилизацию плотности тока.
Процесс выполняется до достижения электродами заданной величины по оси X, т.е., до снятия заложенной величины припуска.
При наличии измерительных головок 16 и 17, периодически осуществляют измерение размеров обрабатываемой поверхности бандажа.
По окончании обработки прекращается подача электролита в рабочую зону, выполняются остановка вращения колесной пары и автоматический отвод электродов по осям Х и Z. Подводятся до контакта с поверхностью колесной пары опоры 20, передняя и задняя бабки перемещаются в исходные положения, колесная пара посредством привода 21, опускается на рельсовую опору, отводится в зону загрузки и краном удаляется из рабочей зоны.
Заявленный станок за счет применения портала обладает высокой жесткостью, что позволяет увеличить его жесткость, а, следовательно, производительность обработки и чистоту обработанной поверхности. Размещение инструментальных суппортов на портале обеспечивает удобный подвод инструментов к обрабатываемым поверхностям.
Работа станка осуществляется в автоматическом цикле.