МОБИЛЬНЫЙ СТАНОК ДЛЯ БЕСЦЕНТРОВОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям станков для обработки крупногабаритных цилиндрических деталей.
Известно устройство для обработки бандажей и роликов (А.С. №1431080 А2, СССР, МПК B23B 5/32. Станок для обработки бандажей и роликов/ Пелипенко Н.А., Шрубченко И.В., Погонин А.А., Федоренко М.А.; заявитель Белгородский технологический институт строительных материалов им. И.А. Гришманова - №4187761, заявл. 28.01.1987; опубл. 15.10.1988), содержащее направляющую со шпонкой, несущую продольный суппорт с резцедержателем на поперечном суппорте. Направляющая установлена в головках с возможностью фиксированного поворота. Головки и стойки, предназначенные для взаимодействия с обрабатываемой поверхностью, установлены на салазках поперечных направляющих с возможностью регулирования своего положения относительно салазок.
Недостатком устройства является то, что повышается трудоемкость работ при монтаже, а также затрудняется возможность использования управления приводами подач при обработке вследствие установки его между опорными роликами цементной печи.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа данного устройства, является специальный станочный модуль для восстановительной обработки крупногабаритных тел вращения (пат.120029 РФ, МПК B23B 5/00. Специальный станочный модуль для восстановительной обработки крупногабаритных тел вращения/ Погонин Д.А, Чепчуров М.С., Жуков Е.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО “Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова” - №2012114365/02; заявл. 11.04.2012; опубл. 10.09.2012, Бюл. №25).
Станочный модуль состоит из двух опорных стоек с разрезными головками и установленной в них направляющей, несущей продольный суппорт, привод продольного перемещения, поперечный суппорт и резцедержатель с резцом, поворотный механизм, включающий червячное колесо и червяк, связанный с приводом углового положения, и систему управления. Направляющая выполнена в виде профилей П-образного сечения, связанных между собой двумя шайбами, установленными в разрезных головках опорных стоек, а ходовой винт находится между профилями. При этом на одной из шайб жестко закреплено червячное колесо, находящееся в зацеплении с червяком, установленным в разрезной головке.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: две опорные стойки с установленной в них направляющей, выполненной в виде П-образных профилей, несущей приводной продольный суппорт, связанный с ходовым винтов находящимся между профилями; поперечный приводной суппорт с резцедержателем и резцом и систему управления, включающую оптическое сканирующее устройство, электронно-вычислительную машину и блок управления приводами, связанную с приводами поперечной подачи и углового положения.
Недостатками прототипа являются: невысокая точность обработки и качество, обусловленные высокими динамическими нагрузками на продольном суппорте и направляющей, что связано с расположением поворотного механизма в одной из опорных стоек и недостаточная жесткость обусловленная большим крутящим моментом, возникающим при обработке, на консольно закрепленной направляющей с установленными продольным и поперечным суппортами.
Сущность полезной модели заключается в том, что мобильный станок для обработки крупногабаритных тех вращения содержит две опорные стойки с установленной в них направляющей, выполненной в виде П-образных профилей, несущей приводной продольный суппорт, связанный с ходовым винтом находящимся между профилями; поперечный приводной суппорт с резцедержателем и резцом и систему управления, включающую оптическое сканирующее устройство, электронно-вычислительную машину и блок управления приводами, связанный с приводами поперечной подачи и углового положения, при этом продольный суппорт выполнен цилиндрическим с размещенным на торце двигателем, связанным посредством полой конической шестерни, имеющей внутреннюю гайку, с ходовым винтом продольной подачи, снабженным перекидной муфтой, а поворотный механизм выполнен в виде разъемной обоймы, установленной на цилиндрическом продольном суппорте с возможностью угловых перемещений и несущей поперечный суппорт, при этом опорные стойки, одна из которых подвижна, снабжены магнитными прихватами, а П-образные профили направляющей связаны между собой по торцам съемными пластиками.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности и качества обработки за счет технического результата, выражающегося в снижении динамических нагрузок на продольный суппорт и направляющую, повышении жесткости направляющей в отношении крутящего момента и снижении уровня вибраций.
Поставленная задача решается за счет того, что продольный суппорт выполнен цилиндрическим с размещенным на торце двигателем продольных подач, связанным посредством полой конической шестерни, имеющей внутреннюю гайку, с ходовым винтом продольной подачи, снабженным перекидной муфтой, а поворотный механизм выполнен в виде разъемной обоймы, установленной на цилиндрическом продольном суппорте с возможностью угловых перемещений и несущей поперечный суппорт, при этом опорные стойки, одна из которых подвижна, снабжены магнитными прихватами, а П-образные профили направляющей связаны между собой по торцам съемными пластинами.
Выполнение продольного суппорта цилиндрическим позволяет переместить поворотный механизм с опорных стоек на суппорт, тем самым изменив схему крепления направляющей с консольной на схему с двумя защемленными концами направляющей в опорных стойках, что увеличивает жесткость направляющей к возникающим в процессе обработки крутящим моментам и повышает точность и качество обработки поверхности.
Размещение поворотного механизма на продольном цилиндрическом суппорте с возможностью углового перемещения относительно него, значительно снижает динамические нагрузки на продольный суппорт и направляющую, что повышает жесткость элементов станка и ведет к повышению точности и качества обработки.
Размещение на торце продольного суппорта двигателя продольных подач, связанного посредством полой конической шестерни, имеющей внутреннюю гайку, с ходовым винтом продольной подачи, снабженным перекидной муфтой, позволяет сократить количество элементов в кинематической цепи продольных подач, что ведет к уменьшению погрешности кинематической цепи и как следствие к увеличению точности обработки.
Кроме того повышению точности и качества обработки станка способствует наличие съемных пластин на торцах П-образных профилей направляющей, что обеспечивает замыкание их в жесткий контур и повышает жесткость направляющей в отношении крутящего момента. Причем величина крутящего момента значительна, т.к. ведется обработка крупногабаритных изделий большой массы.
А благодаря использованию магнитных прихватов на опорных стойках, вместо механических зажимов, увеличивается надежность крепления вследствие уменьшения вероятности возникновения вибраций, что также ведет к повышению качества обрабатываемой поверхности.
Кроме того с учетом необходимости последовательной обработки нескольких опорных узлов объекта (например опорные узлы цементной печи) требуется многократная переустановка станка. Наличие магнитных прихватов обеспечит постоянство точности базирования станка на каждом обрабатываемом узле, что соответственно увеличивает точность обработки объекта в целом.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.
На фиг.1 показан общий вид мобильного станка;
на фиг.2 - расположение основных узлов мобильного станка (разрез А-А с фиг.1.),
на фиг.3 - кинематическая схема мобильного станка;
на фиг.4 - схема управления.
Мобильный станок для бесцентровой обработки крупногабаритных тел вращения содержит две опорные стойки 1 с неразрезными головками 2, в которые устанавливается направляющая 3. Направляющая 3 выполнена в виде профилей П-образного сечения замкнутых в жесткий контур посредством установленных с торцов съемных пластин 4.
На направляющей 3 установлен подвижный продольный суппорт 5 цилиндрической формы, перемещение которого осуществляется с помощью ходового винта 6, кинематически связанного с двигателем продольных подач 7 (М1) посредством полой конической шестерни 8 имеющей внутреннюю гайку. При этом двигатель продольных подач 7 закреплен на торце продольного цилиндрического суппорта 5 (фиг.2).
На продольном цилиндрическом суппорте 5 установлена внешняя разъемная обойма 9 кинематически связанная с приводом углового положения 10 (М2) обеспечивающим возможность углового перемещения относительно продольного цилиндрического суппорта 5. Внешняя разъемная обойма 9 с продольным цилиндрическим суппортом 5 и приводом углового положения 10 образуют поворотный механизм.
При необходимости ручное перемещение продольного цилиндрического суппорта 5 осуществляется квадрантом 14 посредством перекидной муфты 15, закрепленной на ходовом винте 6.
На разъемной обойме 9 продольного цилиндрического суппорта 5 установлен поперечный суппорт 11 и резцедержатель 12 с резцом. На разъемной обойме 9 закреплен двигатель 13 (М3) поперечной подачи, связанный ходовым винтом 6 с поперечным суппортом 11.
Для фиксации станка на базируемой поверхности используются магнитные прихваты 16 установленные под опорными стойками 1.
Схема управления состоит из оптического сканирующего устройства 17 (ОСУ), оперативно измеряющего форму и положение обрабатываемой детали (например, тахеометра), электрически связанного с электронно вычислительной машиной 18 (ЭВМ), которое в свою очередь электрически связано с блоком управления приводами 19 (БУП), передающими электрические сигналы на привод поперечной подачи 13 и привод углового положения 10. В качестве обрабатываемой детали может быть бандаж 20 цементной печи или опорный ролик.
Станочный модуль работает следующим образом.
Обработка производится в процессе вращения цементной печи, поэтому главным движением является вращение бандажа или опорного ролика, т.е. обрабатываемой детали 20. Средняя скорость вращения опорных роликов ≈ 4 об/мин, бандажа ≈ 1 об/мин., в зависимости от типоразмера печи.
Предварительно, до начала обработки, продольный цилиндрический суппорт 5 за счет его кинематической связи с двигателем продольных подач 7 через полую коническую шестерню 8 с внутренней гайкой и ходовой винт 6, установленный в неразрезных головках 2, закрепленных на опорных стойках 1, перемещается по направляющей 3 и устанавливается в начальное положение. Затем блоком ЭВМ 18 системы управления задается определенная величина подачи поперечному суппорту 11, обеспечивающая необходимую глубину резания посредством двигателя поперечной подачи 13. Далее задается рабочая величина подачи продольному цилиндрическому суппорту 5, значение которой выдерживается постоянной в процессе обработки посредством двигателя продольных подач 7.
Положение детали в пространстве в каждый момент времени отслеживается с помощью оптического сканирующего устройства 17 (ОСУ), например тахеометра. Информация с ОСУ 17 передается на устройство электронно вычислительной машины 18 (ЭВМ), например персональный компьютер, которое формирует управляющие сигналы посредством блока управления приводами 19 (БУП) для двигателя поперечной подачи 13 и привода углового положения 10. Привод углового положения 10, в соответствии с полученным сигналом, передает вращение на разъемную обойму 9, установленную на продольном суппорте, тем самым поворачивая поперечный суппорт 11 относительно продольного цилиндрического суппорта 5 в направлении почасовой стрелке или против в зависимости от управляющего сигнала.
В процессе обработки неизменность положения резца по нормали к обрабатываемой поверхности, обеспечивается электронной схемой управления. При этом, так как поперечный суппорт 11 с резцедержателем 12 и резцом установлены на продольном цилиндрическом суппорте 5 происходит изменение угла наклона резца, что и обеспечивает его постоянное положение по нормали к обрабатываемой поверхности.
Двигатель поперечной подачи 13 посредством ходового винта задает перемещение суппорта 11 с резцедержателем 12 (от поверхности детали или к поверхности детали), обеспечивая тем самым заданную глубину резания в соответствии с полученным сигналом. Регулирование величины подачи осуществляется БУП 19 по результатам измерения формы и положения детали устройством ОСУ 17.