УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН СО СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМОЙ

Полезная модель относится к области технологии машиностроения, обработке на токарных станках, в частности к технологии ремонта электрических машин постоянного тока и может быть использована в машиностроительных и ремонтных предприятиях.
Из существующего уровня техники известен аналог устройства для пластической деформации рабочей поверхности коллекторов электрических машин. Устройство представляет собой конструкцию токарного станка, на суппорте которого закреплен резцедержатель с алмазным выглаживателем для выглаживания поверхности. Процесс выглаживания осуществляется за счет прямого и обратного рабочего хода инструмента вдоль оси вращения обрабатываемой поверхности детали. За счет датчиков оптического и вращения обеспечивается требуемая точность позиционирования выглаживателя и осуществляется вращательное движение кулачкового патрона на требуемый угол поворота соответственно. Также в конструкцию установки для выглаживания коллекторных пластин входит тензометрический датчик, который предназначен для определения величины деформаций относительно поверхности коллекторов электрических машин. [Патент на полезную модель №150479 (РФ) МПК МПК B23Q 15/22 (2006.01). Заявка №2014129380/02. Опубл.. 20.02.2015. Бюл. №5].
Недостатком прототипа является недостаточно высокий класс точности после отделочной операции рабочей поверхности медных пластин коллектора электрической машины, так как величина неровностей носит не постоянный характер, то есть коллекторная пластина приобретает волнообразное состояние после прохождения инструмента. Отсюда физически невозможно подстроить инструмент под колебания на рабочей поверхности. Следовательно, возникает неравномерное деформирование поверхностного слоя коллекторной пластины, что ведет к образованию наклепа и снижению эксплуатационных свойств.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является конечное уменьшение и текущий учет высотных параметров шероховатости, получение более равномерного продольного профиля рабочей поверхности коллектора электрической машины при проведении операции упрочнения поверхностного слоя.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкцию устройства устанавливают сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Рабочим органом СТМ - служит токопроводящая металлическая игла. Игла подводится к обрабатываемой поверхности на близкое расстояние и, при подаче на СТМ постоянного напряжения, между ними возникает туннельный ток, который экспоненциально зависит от расстояния между иглой и образцом. Поддерживая ток постоянным при помощи следящей системы зонд сканирует поверхность пластины коллектора, перемещаясь в продольном направлении, в следствии чего после обработки полученных данных получаем заблаговременно будущую траекторию движения инструмента с учетом неровностей обрабатываемой поверхности.
Техническим результатом полезной модели является совершенствование технологии ремонта коллекторов электрических машин постоянного тока, тем самым улучшаются эксплуатационные свойства, надежность и долговечность коллекторов электрических машин постоянного тока.
Формирование рабочего поверхностного слоя коллектора происходит вследствие механического процесса обработки, в частности на поверхности коллектора электрической машины пластически деформируется кристаллическая решетка. Это приводит к улучшению физико-механических свойств, усталостной прочности и эксплуатационных свойств.
На обобщенной схеме устройства для пластической деформации рабочей поверхности коллекторов электрических машин (фиг. 1) изображены поперечный суппорт 1, с закрепленным на нем резцедержателем с инструментом 2 для пластической деформации. В конструкцию установки для выглаживания коллекторных пластин 14 электрических машин помимо тензометрического датчика 3, который предназначен для определения величины деформаций относительно поверхности коллекторов электрических машин, также установлен сканирующий туннельный микроскоп 17. Его действие основано на эффекте туннельного тока, который возникает при подаче на токопроводящую металлическую иглу 18 постоянного напряжения. Игла, поддерживая ток постоянным, перемещается в процессе обработки в продольном направлении относительно коллектора и в зависимости от величины неровности зависит величина тока, таким образом, сигнал с выхода СТМ 17 принимается усилителем 19, затем и подается на дополнительный канал устройства ввода данных 8 в промышленный компьютер 7, на котором после обработки данных строится траектория движения инструмента с учетом всех неровностей обрабатываемой поверхности. Если обрабатываемая поверхность коллекторных пластин имеет шероховатость выше допустимого значения, более 0,8 мкм, тогда далее сигнал с усилителя 19 поступает на дополнительный канал вывода 8, вырабатывающего сигнал на двигатель поперечной подачи 9 при помощи винта поперечной подачи 16 для обеспечения изменения усилия нажатия выглаживателя на поверхность коллектора при его обработке, а если шероховатость остается в пределах допустимого значения, не более 0,2 мкм, тогда сигнал поступает с усилителя 15 от тензометрического датчик 3 на дополнительный канал вывода 8 для обеспечения постоянства усилия нажатия выглаживателя.
В конструкцию (фиг. 2) также входит оптический датчик 4, обеспечивающий требуемую точность позиционирования выглаживателя, которая определяется числом импульсов перемещения поступающих с выхода датчика вращения (ДВ) 5, электрический сигнал с выхода, которого поступает на вход усилителя 6. Управление работой данной установки осуществляется в программном режиме при помощи промышленного компьютера (ПК) 7 и устройства ввода-вывода (УВВ) 8. УВВ вырабатывает сигналы включения и отключения двигателями механизмов продольного, поперечного перемещения суппорта (Мп) 9 и механизма вращения кулачкового патрона (Мв) 10. Якорь электрической машины 11 устанавливается в кулачковый патрон 12 и поджимается центром, установленным в задней бабке 13. Процесс формирования износостойкой рабочей поверхности медных пластин коллектора 14 осуществляется за счет того, что выглаживатель подводится вручную или автоматически к рабочей поверхности пластин коллектора электрической машины, с помощью СТМ 17 с токопроводящей металлической иглой 18 и усилителем сигнала 19 определяется дальнейшая траектория движения инструмента (обеспечения изменения усилия или постоянства усилия нажатия выглаживателя на коллекторные пластины), включается привод механизма продольного перемещения суппорта, приводящий в действие продольный суппорт, который в результате совершает возвратно - поступательное движение, являющееся главным движением обработки, далее включается привод механизма вращения, поворачивающий кулачковый патрон 12, в котором закреплен якорь электрической машины, на определенный угол, с помощью ДВ 5. Далее цикл обработки повторяется.