СТЕНД ДЛЯ ФИНИШНОЙ ПРАВКИ КОЛЕСНЫХ ДИСКОВ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И МОТОЦИКЛОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, более конкретно, к стендам для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов и может найти применение на предприятиях автосервиса при устранении дефектов колесных дисков, возникающих в результате нарушения режимов их эксплуатации.
Устранение дефектов узлов и деталей машин, в том числе, осевого и радиального биения, формы и взаимного расположения рабочих поверхностей (полок, закраин, кольцевых выступов) колесных дисков автомобилей осуществляют с помощью различных механических или гидравлических приспособлений и устройств, обеспечивающих вытяжку, осадку, раздачу, обжатие, раскатку или выдавливание металла в дефектной области (см. Пучин Е.А и др. Технология ремонта машин. М., изд. «КолосС», 2007, с.144).
Ремонт таких ответственных изделий как литые, штампованные или сварные колесные диски легковых автомобилей и мотоциклов связан с тем, что при этом используется значительное число приспособлений и инструментов для выполнения различных операций правки. Как правило, указанные средства применяют для устранения отдельных видов дефектов вручную или с использованием простейших механизмов, что занимает сравнительно много времени. Необходимым решением в этих условиях является создание специализированных стендов для предварительного устранения дефектов и последующей финишной правки различных типов колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов.
Известно устройство для восстановления колесных дисков, содержащее деформирующий элемент, опорный ложемент с роликами, не менее двух колодок, контрольный и фиксирующий элементы (см. патент РФ №47828, опублик. 10.09.2005).
Колесный диск, подлежащий восстановлению в известном устройстве, устанавливается на ролики ложемента, фиксируется оправкой и поджимается колодками. Внутри колесного диска устанавливается опора для домкрата, диск прокручивают на роликах и выявляют области расположения дефектов на контролируемых поверхностях с помощью индикаторов. Когда расположение дефектов выявлено, диск устанавливают в ремонтируемое положение на роликах ложемента, фиксируют оправкой и поджимается колодками. Затем деформированный элемент диска нагревают газовой горелкой и выправляют с помощью домкрата, установленного на опоре внутри обода диска. Такое выполнение устройства связано с необходимостью нагрева сильно деформированных участков колесных дисков и сложностью средств для их установки в положение для механической правки. Это вызывает снижение эффективности устройства, увеличивает время ремонта дисков и может привести к недопустимым изменениям структуры металла ремонтируемого изделия.
Известен стенд для правки колесных дисков автомобилей, включающий средства для механического воздействия на деформированные участки дисков и контроля отклонений их размеров от нормативных (см. Каталог автоспецоборудования. Стенд для правки дисков Р-184М2. Производитель ОАО «Автоспецоборудование» г.Великий Новгород, ул. Большая Санкт-Петербургская, 43. www.nowaso.ru).
Известный стенд предназначен для правки дефектных участков, преимущественно, стальных штампованных и сварных колесных дисков автомобилей методом гибки профиля обода роликами. При этом обеспечивается ремонт колесных дисков с размерами от 12 до 18" с формой бортовой закраины В, J, К, L по ОСТ 37.001.429-86. Средства для механического воздействия на деформированные участки колесных дисков в известном стенде содержат механизмы для фиксации колесного диска в горизонтальном положении с возможностью вращения и радиальной подачи роликов при обкатке элементов обода диска. С помощью известного стенда возможно устранение или снижение радиального биения посадочных полок колесных дисков указанного типа, дефектов типа вмятин на закраинах и кольцевых выступах или осевого биения бортовых закраин до нормативных значений.
К недостаткам известного стенда следует отнести сложность или невозможность устранения на нем дефектов типа радиальных биений посадочных полок, кольцевых выступов, а также вмятин на литых, штампованных или кованных колесных дисках из легких сплавов. Это связано, в частности, с тем, что при обкатке роликами элементов диска из легких сплавов нарушается молекулярная структура металла, происходит ослабление конструктивных элементов дисков.
Наиболее близким техническим решением к предложенному, является стенд для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей, содержащий механизированный агрегат на базе токарного станка для установки в патроне шпинделя имитаторов ступиц и колесных дисков, средства для механического воздействия на деформированные участки дисков, включающие набор инструментов, имеющих удлиненное тело с фигурным наконечником для крепления в гнездах резцедержателя токарного станка, и средства контроля отклонений размеров дисков от нормативных (см. патент РФ №86508, опублик. 10.09.2009 - прототип).
Особенностью известного стенда является то, что средства для установки дисков в патроне шпинделя включают набор имитаторов ступиц автомобилей, выполненных в виде фланцев, снабженных с обеих сторон хвостовиками. При этом инструменты из набора могут быть снабжены клинообразными и изогнутыми фигурными наконечниками для правки радиальных биений боковых закраин, роликовыми наконечниками для правки осевых биений и овальными наконечниками для правки радиальных биений посадочных полок, кольцевых выступов и дефектов типа вмятин. Набор имитаторов ступиц может включать крепежные элементы, кольцевые проставки и приспособление для соединения имитаторов ступиц с соответствующим колесным диском перед установкой в патроне шпинделя, причем указанный набор инструментов может содержать 8-15 видов инструментов, а набор имитаторов ступиц 18-25 их модификаций для установки в патроне шпинделя колесных дисков отечественного и иностранного производства. Известный стенд может использоваться для финишной правки колесных дисков как легковых автомобилей, так и мотоциклов.
К недостаткам известного стенда относятся сравнительно большие затраты времени на устранение дефектов колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов и низкая точность измерений механическими индикаторами отклонений размеров дисков от нормативных. Инструментальный или визуальный контроль отклонений размеров колесных дисков от нормативных выполняется последовательно для различных элементов дисков, так что суммарное время измерений может составлять десятки минут. Дефектные участки диска отмечают, например, мелом и поворачивают с помощью включения привода шпинделя токарного станка на заданный угол до совмещения с фигурным наконечником выбранного инструмента, закрепленного в гнездах резцедержателя. Затем оператор поочередно устраняет выявленные дефекты пластическим деформированием частей диска рабочим концом фигурного наконечника инструмента при ручной или автоматической подаче резцедержателя вдоль или поперек оси диска. Контроль за перемещением наконечника инструмента относительно дефектной поверхности колесного диска осуществляется оператором визуально, а затем с помощью имерительного индикатора или штангельциркуля.
Решаемой задачей полезной модели является создание удобного в эксплуатации универсального полуавтоматического стенда для финишной правки литых, штампованных, кованных или сварных колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов в условиях предприятий автосервиса.
Техническим результатом полезной модели является устранение недостатков известных технических решений, повышение точности контроля отклонений размеров дисков в процессе правки и снижение времени, необходимого для устранения дефектов различных модификаций колесных дисков без ограничений по их размерному ряду, материалам и техническим характеристикам.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов, содержащем механизированный агрегат на базе токарного станка для установки в патроне шпинделя имитаторов ступиц и колесных дисков, средства для механического воздействия на деформированные участки дисков, включающие набор инструментов, имеющих удлиненное тело с фигурным наконечником для крепления в гнездах резцедержателя токарного станка, и средства контроля отклонений размеров дисков от нормативных, согласно полезной модели, стенд включает блок управления приводами шпинделя, продольной и поперечной подач резцедержателя, переключатели питания приводов и датчики для регистрации осевых и радиальных биений элементов колесного диска и углов его поворота, причем входы блока управления соединены через многоканальный усилитель с выходами датчиков, размещенных на плоском основании, выполненном с возможностью охвата колесного диска и закрепленном с помощью поворотного кронштейна на корпусе токарного станка, а выходы блока управления соединены с входами приводов через переключатели питания.
Кроме того, рабочие части инструментов могут быть снабжены роликовыми, клинообразными, изогнутыми и овальными фигурными наконечниками, причем фигурные наконечники, по крайней мере, двух инструментов из набора могут быть размещены на общем удлиненном теле и выполнены с возможностью поворота относительно его продольной оси.
Кроме того, блок управления приводами может включать переносной пульт оперативного управления приводами, а датчики для регистрации осевых и радиальных биений элементов колесного диска и углов его поворота могут быть выполнены на основе электромеханических, электромагнитных или оптических датчиков перемещений, причем электрические выходы датчиков могут быть соединены через многоканальный усилитель с входами переносного пульта для оперативного контроля и управления процессом правки диска.
Такое выполнение стенда позволяет устраненить недостатки известных технических решений, решить поставленную задачу создания удобного в эксплуатации и высокопроизводительного универсального стенда для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов в условиях предприятий автосервиса, а также достичь указанный технический результат, связанный с повышением точности контроля отклонений размеров дисков в процессе правки и снижением времени, необходимого для устранения дефектов различных модификаций колесных дисков без ограничений по их размерному ряду, материалам и техническим характеристикам. При этом становится возможным выполнять скоростной полуавтоматический ремонт различных типов литых, штампованных, кованных или сварных колесных дисков, изготовленных разными производителями. Высокое качество ремонта колесных дисков на предложенном стенде обусловлено использованием блока управления и механизированного агрегата на базе токарного станка, а также строгим соблюдением технологического процесса правки с учетом приобретенного оператором стенда опыта и в соответствии с рекомендациями производителей колесных дисков.
На фиг.1 представлена блок-схема предложенного стенда.
Стенд для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов содержит механизированный агрегат на базе токарного станка 1 для установки в патроне шпинделя 2 имитаторов ступиц 3 и колесных дисков 4. Средства для механического воздействия на деформированные участки дисков 4 включают набор инструментов 5, имеющих удлиненное тело с фигурным наконечником 6 для крепления в гнездах резцедержателя 7 токарного станка 1. Стенд включает блок 8 управления приводами 9, 10, 11 шпинделя 2, продольной и поперечной подач резцедержателя 7, переключатели 12, 13, 14 питания указанных приводов и датчики 15, 16, 17 для регистрации осевых и радиальных биений элементов колесного диска 4 и углов его поворота. При этом входы блока 8 управления соединены через многоканальный усилитель 18 с выходами упомянутых датчиков, а выходы блока 8 управления соединены с входами указанных приводов через переключатели 12, 13, 14. Датчики 15, 16, 17, служащие средством контроля отклонений размеров (биений и линейных отклонений) дисков от нормативных, размещены на плоском основании 19, выполненном с возможностью охвата колесных дисков различных серий. Для этого регулируемое по габаритам диска 4 основание 19 с датчиками закреплено с помощью поворотного кронштейна 20 на корпусе токарного станка 1 для быстрой перенастройки стенда при замене дефектных колесных дисков.
Рабочие части инструментов 5 могут быть снабжены роликовыми, клинообразными, изогнутыми и овальными фигурными наконечниками 6, причем фигурные наконечники, по крайней мере, двух инструментов из набора могут быть размещены на общем удлиненном теле и выполнены с возможностью поворота относительно его продольной оси, как это показано на фиг.1. Блок 8 управления приводами 9, 10, 11 может включать переносной пульт 21 оперативного управления приводами через переключатели 12, 13, 14. Датчики 15, 16, 17 для регистрации осевых и радиальных биений элементов колесного диска 4 и углов его поворота могут быть выполнены на основе электромеханических, электромагнитных или оптических датчиков перемещений, причем электрические выходы этих датчиков могут быть соединены через многоканальный усилитель 18 с входами переносного пульта 21 для оперативного контроля и управления оператором процессом правки диска 4. В качестве компонентов оптического датчика 17 угла поворота колесного диска 4 могут служить светодиодный источник излучения, вмонтированный в датчик 17, и диск 22 с радиальными прорезями для контроля углов его поворота с помощью микропроцессора (не показан) в блоке 8 управления. Для определения требуемой скорости вращения шпинделя 2 служит тахометр 23. На фиг.1 поз.24 обозначена опора вращения для удлиненного тела инструмента с вращающимся фигурным наконечником, поз.25 обозначена часть задней бабки токарного станка 1, а поз 26 - распределительная колодка для выводов датчиков 15, 16, 17.
Выполнение инструментов набора с фигурными наконечниками клинообразной или изогнутой формы используется, преимущественно, для правки радиальных биений боковых закраин дисков. Роликовые наконечники инструментов предназначены в основном для правки осевых биений боковых закраин стальных дисков, а инструменты с овальными наконечниками - для правки радиальных биений посадочных полок, кольцевых выступов и дефектов типа вмятин. Общее количество инструментов в наборе для устранения основных дефектов различных дисков содержит не менее 8 видов инструментов, при этом 15 модификаций данных инструментов необходимы для исправления всей возможной гаммы дефектов колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов.
Указанное выше размещение двух, трех или четырех фигурных наконечников на общем удлиненном теле комбинированного инструмента, соответственно, снижает их общее количество и время финишной правки колесных дисков за счет сокращения числа подготовительных операций при замене инструментов из набора и креплении их в резцедержателе токарного станка. В свою очередь, выполнение имитаторов ступиц в наборе из 12-25 модификаций обеспечивает соединение с основными типами колесных дисков для их правки при условии, если фланец каждого из имитаторов снабжен дополнительным количеством отверстий для крепления к дискам того же или другого размерного ряда. Максимальное количество модификаций имитаторов ступиц обеспечивает соединение с большинством типов колесных дисков отечественных и зарубежных производителей, количество которых приближается к ста, при этом общее число модификаций дисков различных фирм по форме, габаритам, материалу и дизайну дисков достигает многих сотен.
Для соединения с дисками указанный набор имитаторов ступиц должен также включать стандартные крепежные элементы в виде болтов необходимого диаметра и длины, а также многочисленные кольцевые проставки для центрирования дисков и имитаторов ступиц, поскольку для отдельных модификаций дисков необходимо изготавливать до десяти проставок, отличающихся посадочными размерами в 0,1-0,2 мм. Толщина указанных проставок в наборе может изменяться от единиц мм до 20 мм, а диаметр должен укладываться в поле допусков посадочных отверстий дисков и имитаторов ступиц при их центрировании. Для удобства сборки имитаторов ступиц и дефектных дисков перед их установкой в патроне шпинделя токарного станка целесообразно использовать также горизонтально расположенное сборочное приспособление, выполненное, например, в виде передвижной подставки с отверстием под хвостовик имитатора ступицы (не показано). Механизированный агрегат предложенного стенда может быть выполнен на базе широко используемых или новейших токарных станков с возможностью вращения ремонтируемых колесных дисков в процессе правки с регулируемой скоростью до 400 об/мин. При этом токарный станок имеет систему автоматической продольной и поперечной подачи резцедержателя.
Стенд для финишной правки колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов функционирует следующим образом.
Предварительно оператор стенда проводит измерение геометрических параметров дефектного колесного диска 4 после устранения значительных отклонений его фактических размеров от нормативных с помощью соответствующего оборудования и приспособлений (не показаны) для грубой правки дисков. Оператор определяет уровень отклонений размеров колесных дисков от нормативных значений известными инструментальными методами или на специализированном стенде для их дефектации (не показаны). Необходимость финишной правки колесных дисков на предложенном стенде возникает в случае наличия на них дефектов, связанных с радиальными и осевыми отклонениями частей диска от исходных, преимущественно, в пределах 0,3-3 мм.
В зависимости от типа конкретного ремонтируемого колесного диска оператор подбирает по каталогу, включающему характерные посадочные размеры, из имеющегося набора подходящий имитатор ступицы 3, соответствующие крепежные болты и кольцевые проставки, обеспечивающие необходимую центровку деталей. Сборку диска 4 и имитатора ступицы 3 оператор осуществляет на приспособлении (не показано) перед установкой в патроне шпинделя 2 токарного станка 1. Затем оператор зажимает в патроне токарного станка 1 один из хвостовиков имитатора ступицы 3 с закрепленным на нем диском 4. Второй хвостовик имитатора ступицы 3 поджимается вращающимся центром задней бабки 25 для предотвращения перекоса колесного диска 4 при правке. Высокое размещение шпинделя над станиной токарного станка 1 позволяет производить финишную правку колесных дисков диаметром 10-22" и выше.
После устанавки колесного диска 4 оператор закрепляет поворотный кронштейн 20 на корпусе токарного станка 1 так, чтобы скоба плоского основания 19 охватывала колесный диск 4, после этого настраивает положение датчиков 15, 16, 17 относительно элементов диска и осуществляет контрольную прокрутку диска 4. По результатам отображаемых на пульте 21 (с помощью указанных датчиков) замеров отклонений размеров диска от нормативных оператор устанавливает в резцедержателе 7 те или иные виды инструментов с роликовыми, клинообразными, изогнутыми и овальными фигурными наконечниками 6. В частности, на фиг.1 показаны два типа инструментов 5 на общем удлиненном теле, которые выполнены с возможностью поворота относительно его продольной оси с целью быстрой смены при переналадке на правку другого вида дефекта.
Наличие в составе стенда указанных инструментов с фигурными наконечниками и управляемых через пульт 21 приводов резцедержателя 7 позволяет, при указанных условиях, достичь требуемые постоянные или кратковременные усилия для достижения пластической деформации металла в зоне дефекта и восстановления исходных размеров диска. При радиальном биении диска 4 в области закраин используется инструмент с фигурным наконечником изогнутой формы в виде зацепа, который подводится оператором изнутри к закраине диска 4 с последующим включением с пульта управления 21 поперечной подачи в направлении от оси диска для восстановления его исходной формы.
Для устранения незначительных (0,5-1 мм) радиальных биений диска в области посадочных полок можно воспользоваться инструментом с фигурным наконечником клинообразной формы, который оператор сначала закрепляет в резцедержателе 7, затем подводит с использованием автоматической подачи с пульта оперативного управления 21 к внутренней точке обода неподвижного диска 4 в области обнаруженного дефекта. При этом оператор использует подачу резцедержателя 7 с указанным инструментом в направлении от оси диска 4. Для устранения осевого биения закраин диска 4 оператор может использовать подачу резцедержателя 7 с указанным инструментом в направлении к патрону вдоль оси диска 4.
Инструменты с роликовыми фигурными наконечниками используются при необходимости правки радиальных биений посадочных полок, в том числе, стальных дисков и при устранении дефектов радиального и осевого биения закраин дисков. Овальные или роликовые фигурные наконечники выполнены с возможностью вращения вдоль своей оси в подшипниковой опоре вращения 24, снабженной пластиной для крепления в гнездах резцедержателя 7. При этом инструменты с фигурными наконечниками, обладают различной длиной для устранения радиальных биений посадочных полок, кольцевых выступов или дефектов в виде вмятин на всей ширине обода диска. Правка дисков осуществляется при обкатке как снаружи обода диска, так и изнутри его. В отдельных случаях, по окончании правки колесных дисков указанным образом, может быть предусмотрена финишная токарная обработка отдельных элементов диска, в том числе, для снятия заусенцев, которые могли появиться после предыдущих операций правки дисков.
Для выполнения операций правки дисков, как было указано, стенд содержит блок 8 управления приводами 9, 10, 11 шпинделя 2, продольной и поперечной подач резцедержателя 7, а также переключатели 12, 13, 14 для оперативного управления оператором приводами. При этом на переносном пульте 21 оперативного контроля и управления могут отображаться результаты измерений отклонений размеров дефектного диска от упомянутых датчиков. Во всех случаях правки дисков оператор может оценивать силу давления рабочего наконечника инструмента на деформированный участок диска как при визуальном так и при дистанционном наблюдении за уровнем деформации, превышение которого легко предотвратить отключением соответствующей подачи резцедержателя и инструмента. Опыт работы на стенде показывает, что для некоторых дисков, при значительной величине отклонения размеров от нормативных, оператор может повторять операцию правки до достижения исходных геометрических параметров колесного диска. Интенсивность таких воздействий определяется опытным путем и зависит от многих факторов, в частности, от величины деформации диска, жесткости деформированных участков, от материала диска и способа его изготовления.
Финишная правка колесных дисков легковых автомобилей и мотоциклов на предложенном стенде обеспечивает сохранение исходной структуры металла диска при строгом соблюдении технологического процесса холодной пластической деформации элементов диска с учетом рекомендаций производителей. Оснащение стенда указанными средствами и инструментами улучшает эффективность ремонта и организацию работ по финишной правке колесных дисков большинства отечественных и зарубежных производителей. При этом повышается точность контроля отклонений размеров дисков в процессе правки и снижается время, необходимое для устранения дефектов различных модификаций колесных дисков. Предложенный стенд прошел необходимые технические испытания, которые подтвердили его основные характеристики и качество ремонта колесных дисков с различными видами дефектов. Полезная модель может найти применение на предприятиях автосервиса при устранении дефектов колесных дисков, возникающих в результате нарушения режимов эксплуатации ходовой части легковых автомобилей и мотоциклов.