УСТАНОВКА ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к финишной обработке с использованием энергии ультразвуковых колебаний.
Известно «Устройство для ультразвуковой чистовой финишной обработки поверхностей» (описание изобретения к патенту №2247644, МПК B24B 39/00, заявка 20.04.2004.)
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство содержит корпус, акустическую систему, состоящую из магнитострикционного преобразователя, соединенного с концентратором, на торцовой части которого закреплен излучатель ультразвука, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника, пружины, установленной вдоль продольной оси акустической системы, стопора и системы охлаждения. В отличие от известного, в предлагаемом устройстве акустическая система размещена в открытом с одного торца корпусе, образуя зазор с закрытым торцом, и жестко связана с корпусом через нулевой бурт концентратора, корпус помещен в дополнительный корпус, осесимметрично с ним, по скользящей посадке, пружина установлена между торцами корпусов, причем в качестве пружины использована пружина с упругими свойствами, обеспечивающими прижим рабочего наконечника к обрабатываемой поверхности, в торце внешнего корпуса выполнено отверстие, через которое проходят штуцера системы охлаждения и электрические провода, а стопор выполнен в виде штифта, помещенного в продольный паз дополнительного корпуса и установленного на поверхности внутреннего корпуса.
Недостатки: устройство предназначено для чистовой финишной обработки, с использованием ультразвуковых колебаний и может быть использовано как узел, в предлагаемой нами установке, для финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов.
Известно «Устройство для резания и финишной обработки наружных и внутренних металлов» (описание изобретения к патенту №2229371, кл. B24B 39/00, 39/04 опубликовано в 2004 г.Вариант 3).
Известное устройство содержит акустическую систему, включающую установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, соединенный с концентратором, на торцовой части которого с помощью шпильки закреплен излучатель ультразвука, с рабочим наконечником на его торце, а также соединительный элемент, представляющий собой борштангу, при этом борштанга одним концом закреплена к торцовой части корпуса со стороны магнитострикционного преобразователя, другим концом борштанга закреплена на приливе, предназначенном для крепления устройства к станку. Излучатель ультразвука представляет собой съемные резонансные волноводы, предназначенные соответственно для резания металлов и финишной обработки их поверхностей, причем рабочий наконечник соответствующего резонансного волновода выполнен в виде резца или сферической поверхности.
Данное устройство имеет ограниченные технологические возможности, заключающиеся в том, что оно не может использоваться для точения и финишной обработки поверхностей деталей на вращающихся штангах.
Наиболее близким аналогом является «Устройство для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком» (описание изобритения к патенту №2343064, МПК B24B 39/02, B06B 1/08, заявлен 26.03.2007 г.)
В предлагаемом устройстве решается задача расширения технологических возможностей устройства за счет его использования на вращающихся штангах путем применения автономной системы для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки.
Для достижения технического результата по первому варианту устройства для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком, содержащее борштангу, акустическую головку, выполненную в виде корпуса, установленного в последнем магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором, и закрепленный на торце последнего съемный излучатель ультразвука в виде резонансного волновода, торцы которого выполнены в виде рабочих наконечников, один из упомянутых рабочих наконечников выполнен со сферической поверхностью для финишной обработки поверхностей деталей, а другой рабочий наконечник выполнен в виде резца для точения, при этом акустическая головка закреплена со стороны магнитострикционного преобразователя на борштанге, согласно изобретению, снабжено автономной системой для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки и токосъемными кольцами для передачи тока в устройство, закрепленными на борштанге со стороны акустической головки, противоположной излучателю ультразвука, при этом автономная система для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки выполнена в виде, по меньшей мере, одной съемной емкости, имеющей штуцер для наполнения ее охлаждающим веществом, штуцер для слива охлаждающего вещества и насос, размещенный в полости съемной емкости или закрепленный на поверхности последней, а корпус акустической головки выполнен профильным в виде ребер для обеспечения максимального теплообмена магнитострикционного преобразователя со средой.
Для достижения технического результата по второму варианту устройства для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком, содержащее борштангу, акустическую головку, выполненную в виде корпуса, установленного в последнем магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором, и закрепленный на торце последнего съемный излучатель ультразвука в виде резонансного волновода, торцы которого выполнены в виде рабочих наконечников, один из упомянутых рабочих наконечников выполнен со сферической поверхностью для финишной обработки поверхностей деталей, а другой рабочий наконечник выполнен в виде резца для точения, при этом акустическая головка закреплена со стороны магнитострикционного преобразователя на борштанге, согласно изобретению, снабжено автономной системой для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки и токосъемными кольцами для передачи тока в устройство, закрепленными на борштанге со стороны акустической головки, противоположной излучателю ультразвука, борштанга выполнена пустотелой, автономная система для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки выполнена в виде емкости, имеющей объем или часть объема пустотелой борштанги, и содержащей штуцер для наполнения ее охлаждающим веществом, штуцер для слива охлаждающего вещества и насос, помещенный в полость емкости, при этом акустическая головка закреплена на борштанге с образованием автономной системой для подачи охлаждающего вещества единого целого, а корпус акустической головки выполнен профильным в виде ребер для обеспечения максимального теплообмена магнитострикционного преобразователя со средой.
В предлагаемых конструкциях (по первому и второму вариантам) по сравнению с прототипом исключена сложная система охлаждения, ограничивающая технологические возможности устройства. Применение автономной системы охлаждения позволило использовать устройство для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком на вращающихся штангах, что расширило класс обрабатываемых деталей и парк используемых станков.
Недостатки: устройство предназначено для ультразвуковой обработки только внутренних цилиндрических поверхностей тел вращения.
В предлагаемой установке предлагается осуществлять обработку не только горизонтальных участков поверхности катания, а также галтельных участков бандажа колесной пары, а также автоматизировать процесс финишной обработки бандажей.
Задача решается с помощью установки финишной обработки бандажей колесных пар локомотива.
Установка финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов, содержащая ультразвуковой инструмент, систему для подачи охлаждающего вещества, устройство для управления ультразвуковым инструментом отличающийся тем, устройство для управления ультразвуковым инструментом состоит из двух суппортов, на каждом имеется поворотный механизм, на котором крепится ультразвуковой инструмент с электродвигателем, электродвигатели управляются через блок управления электродвигателем, управление ультразвуковым инструментом осуществляется с помощью блока ультразвукового генератора, система охлаждается с помощью блока автономной системы охлаждения.
Каждое поворотное устройство состоит из ходового винта, основания, поворотной пластины крепления ультразвукового инструмента, и через блок управления механизма перемещения ультразвуковым инструментом имеет возможность осуществлять финишную обработку на прямых и галтельных участках бандажей колесных пар локомотивов.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена установка с колесной парой - 1.
На фиг.2 представлено поворотное устройство ультразвукового инструмента.
На фиг.1 представлена: колесная пара, поворотное устройство-2, ультразвуковой инструмент - 3, электродвигатель - 4, блок управления поворотного устройства ультразвукового инструмента - 5, блок ультразвукового генератора - 6, блок автономной системы охлаждения - 7, суппорт - 8.
На фиг.2 показана конструкция поворотного устройства-2, состоящая из ходового винта - 9, основания - 10, поворотной пластины - 11, кронштейна электродвыигателя - 12, крепления ультразвукового инструмента - 13.
Установка финишной обработки бандажей колесных пар работает следующим образом.
1. После обточки колесной пары на обточном станке установить в проем резцедержателя поворотное устройство (2) с установленным ультразвуковым инструментом(З), произвести затяжку болтов прижимной планки.
2. С помощью рукояток продольной и поперечной подачи суппортов обточного станка выставить ультразвуковой инструмент (3) в точку начала обработки.
3. Подключить установку финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов к питающей сети напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
4. Включить блок автономной системы охлаждения (7) для подачи охлаждающей жидкости к ультразвуковому инструменту (3).
5. Установить регулятор рабочей частоты в крайнее положение по часовой стрелке. Включить блок ультразвукового генератора (6).
6. Настроить блок ультразвукового генератора (6) на резонансную частоту ультразвукового инструмента (3) регулятором полосы захвата автоматической подстройки частоты, на индикаторе рабочей частоты блока ультразвукового генератора (6), должна быть, выставлена частота в пределе 21650-21950 Гц.
7. Включить вращение колесной пары (1) со скоростью 25-30 об/мин.
8. Нанести кистью на обрабатываемую поверхность контактирующий материал (индустриальное масло).
9. После касания рабочей части ультразвукового инструмента (3) с обрабатываемой поверхностью колесной пары (1) повернуть рукоять поперечной подачи суппорта обточного станка (8) для создания статического давления головки на поверхность детали, выставив фиксаторный болт на ультразвуковом инструменте (3) по разметке.
10. Включить блок управления поворотного устройства ультразвукового инструмента (5). Реверс установить на блоке управления в положение «ВПЕРЕД». Нажать кнопку «ПУСК» для включения поворотного устройства ультразвукового инструмента (2). При помощи потенциометра установить требуемую скорость вращения ходового винта 10-13 об/мин. Произвести в автоматическом режиме обработку прямых и галтельных участков бандажей колесных пары (1).
11. Процесс обработки контролируется визуально; после прохода ультразвукового инструмента (3) должна оставаться гладкая поверхность. При обработке в зону контакта инструмента с колесом добавляется контактирующий материал для снижения трения.
12. При завершении обработки заданного участка, отвести суппорт (8) в поперечном направлении, выключить блок управления поворотного устройства ультразвукового инструмента (5) кнопкой «СТОП».
13. Выключить блок ультразвукового генератора (6).
14. Отключить подачу охлаждающей жидкости.
15. Для возвращения ультразвукового инструмента (3) в исходное положение переключить реверс в положение «НАЗАД», нажать кнопку «ПУСК». По окончании обратного хода нажать кнопку «СТОП», выключить поворотного устройства ультразвукового инструмента (5).
16. Отключить от сети установку ультразвуковой финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов.
Предложенная конструкция установки была проверена. Разработан опытный образец установки финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов, проведены эксплуатационные испытания на кольцевых маршрутах Забайкальской ж.д. - филиала ОАО «РЖД». Проведены предварительные и приемочные испытания установки финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов, с составлением акта ввода в эксплуатацию. Разработанной конструкторской документации на опытный образец установки финишной обработки бандажей колесных пар локомотивов присвоена литера «О1». Разработанная технологическая инструкция согласованна и утверждена в центральной дирекции по ремонту тягового подвижного состава.