ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР Российский патент 1997 года по МПК B23H11/00 

Изобретение относится к конструкциям электроконтактных, электроэрозионных, электрохимических станков и может быть использовано при обработке (в том числе и при ремонте) бандажей колесных пар железнодорожного подвижного состава.

Известен станок для обработки снятых с подвижного состава колесных пар, содержащий опорные элементы, на которых установлены центровые бабки, направляющие (рельсы), предназначенные для подачи заготовки к зоне обработки, а также отвода ее после обработки, и подъемного устройства, предназначенного для подъема колесной пары на линию центров центровых бабок, токарные резцовые суппорта с продольными и поперечными каретками, а также привод вращения колесной пары (патент СССР, N 1662344, кл. B 23 B 5/32, 1991).

Анализируя данное техническое решение, необходимо отметить, что оно довольно сложно конструктивно, особенно в части выполнения привода, вращения колесной пары, обладает невысокими технологическими возможностями, так как не обеспечивает обработку колесной пары без выкатки ее из под транспортного средства. Весьма существенным недостатком является также низкая стойкость режущего инструмента, так как в данном случае обработке подвергается материал из легированной стали, причем обрабатываемая поверхность, как правило, подвергается наклепу, нагартовке, подкалке. На поверхности бандажей колесных пар, контактирующих с рельсами, могут появиться "плавуны", что также ухудшает условия обработки. В процессе обработки режущие инструменты подвергаются интенсивному износу, что снижает точность и чистоту обработки.

Известно устройство для электроконтактной обработки, содержащее смонтированные на столе переднюю и заднюю бабки и ванну с рабочей жидкостью. В корпусе передней бабки установлен приводной токопроводящий вал с центрирующими элементами, а центровой валик заднего центра изолирован специальными втулками. На станине устройства смонтирована с возможностью перемещения вверх-вниз инструментальная головка, в корпусе которой установлен приводной токопроводящий шпиндель, на одном конце которого собран щеточный механизм и шкив привода электрода инструмента, соосно закрепленного на другом конце шпинделя. Электрод инструмент помещен в герметичный кожух (авт. св. СССР, N 659341, кл. B 23 H 11/00, 1979).

Для осуществления процесса обработки деталь зажимают в центрах между торцевым токопроводом и центровым валиком. Затем включают привод подачи инструментальной головки, подавая электрод инструмент в направлении детали, но вне ее контура. По достижению заданного положения электрода инструмента, включается насос наполнения ванны, после чего включаются приводы вращения электрода инструмента и вала, который в свою очередь сообщает вращение заготовке, а также включается источник питания, подающий напряжение на электроды. После этого осуществляют продольную подачу рабочего стола параллельно оси вращения заготовки, осуществляя тем самым ее обработку электродом инструментом.

Данное техническое решение принято за прототип.

В результате анализа данной конструкции необходимо отметить, что в данном случае, как и в заявляемом техническом решении, обеспечивается высокая чистота обработки, снижаются шумы и газовыделения, исключается разбрызгивание частиц расплавленного металла. Однако данное устройство затруднительно использовать для обработки колесных пар, его невозможно использовать для обработки колесных пар без выкатки их из-под транспортного средства. В известном устройстве затруднен подвод в зону обработки электрического тока, ибо подача его через центрирующие заготовку элементы (центра) вызывает их повреждение и невозможность дальнейшего использования. В случае обработки заготовок большой массы, центрирующие элементы подвергаются значительным контактным нагрузкам, что снижает точность обработки и срок их службы.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение производительности и качества обработки бандажей колесных пар, путем обеспечения надежного токоподвода к обрабатываемому изделию, причем без повреждения рабочих (посадочных, резьбовых и центровых) поверхностей колесной пары, а также без дополнительной ее обработки для создания специальной поверхности для токопередачи и без применения дополнительных съемных насадок.

Поставленная задача решается тем, что в электроконтактном станке для обработки бандажей колесных пар, содержащем установленные на основании с возможностью осевого перемещения центрирующие бабки, из которых минимум одна выполнена приводной, а также емкость, предназначенную для рабочей жидкости и снабженную приводом перемещения, электроды инструменты и токоподвод, причем станок снабжен устройством подачи колесных пар на позицию обработки, выполненным в виде рельсового пути, одна пара рельсов которого установлена на закрепленной на опорах плите и каждый рельс этой пары выполнен из двух частей, установленных на некотором расстоянии друг от друга. Токоподводы выполнены в виде блоков, каждый из которых состоит из двух установленных на осях роликов и каждый из блоков смонтирован с возможностью покачивания на оси, закрепленной на ползуне, установленном с возможностью перемещения в гильзе и подпружиненном относительно нее. Гильза имеет возможность возвратно-поступательного перемещения посредством привода, а токоподводящие ролики установлены на осях блоков с осевым смещением друг относительно друга. Каждый ползун имеет ограничитель. Токоподводящие ролики в исходном положении располагают между частями рельсов, установленных на плите.

При осуществлении электроконтактной обработки возникают проблемы подвода тока значительной величины (1,5 2,5 кА) к обрабатываемому изделию. При обработке колесных пар с выкаткой их из-под транспортного средства, осуществление подвода тока через поверхность, на которой были установлены подшипники, невозможно, вследствие возможного возникновения на них прижогов, что недопустимо по соображениям безопасности эксплуатации железнодорожного состава. То же самое можно сказать и о резьбовых поверхностях. Использование центровых поверхностей недопустимо вследствие их малой площади контакта с центрами станка и, как следствие этого прижогов, а кроме того, центра испытывают значительные нагрузки, так как детали, фиксированные на них, имеют значительную массу (1,6 2,5 т), а пропускание через центра электрического тока сокращает срок их службы. Необработанные поверхности колесных пар слишком грубы, чтобы осуществить токоподвод через них.

В случае обработки колесных пар без выкатки их из-под транспортного средства, имеющиеся токосъемники на колесных парах требуют вскрытия буксы, что может повлечь попадание рабочей жидкости, загрязненной металлическими частицами, в подшипниковый узел и выход его из строя.

Применение в предложенном станке в качестве токоподвода роликовых блоков и осуществление их контакта с поверхностью качения бандажей позволяет осуществить надежный токоподвод, а также разгрузить центра центрирующих бабок. Таким образом, в предложенном станке роликовые блоки выполняют несколько функций: обеспечивают токоподвод к обрабатываемой детали, выполняют функцию подъемного устройства колесной пары на линию центров станка, обеспечивают разгрузку центров станка в процессе обработки колесной пары.

При проведении патентных исследований заявителем не обнаружены технические решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное изобретение обладает новизной.

Сущность предложенного изобретения не следует явным образом из известных заявителю технических решений, а следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в описании, достаточно для использования заявляемого изобретения.

На фиг. 1 показан станок, вид спереди; на фиг. 2 станок, вид сбоку; на фиг. 3 и 4 относительное расположение токоподводящих роликов блока.

Электроконтактный станок для обработки бандажей колесных пар содержит установленные на основании 1 центрирующие бабки 2 с центрами 3, предназначенными для фиксирования заготовки (колесной пары).

В зону обработки колесные пары подаются по рельсовому пути, одна из пар рельсов (5) которого установлена на опорах 6. Между опорами 6 и рельсами 5 расположена плита 7, имеющая отверстие для прохода ползуна 8 и гильзы.

Каждый из рельсов 5 выполнен из двух частей, установленных на плите на некотором расстоянии друг от друга.

Обработка осуществляется в среде рабочей жидкости, помещенной в ванну 9, снабженную приводом вертикального перемещения (не показан). Каждый из ползунов 8 установлен с возможностью перемещения в гильзе 10 и подпружинен относительно нее упругим элементом 11, причем на каждом из ползунов имеется бурт 12. Гильза 10 установлена в корпусе гильзы 13 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. В нижней части гильзы укреплена гайка 14, контактирующая с винтом 15, соединенным с приводом возвратно-поступательного перемещения 16.

На каждом из ползунов 8 установлена ось 17, на которой расположен корпус токосъемного блока 18, на осях 19 и 20 которого установлены ролики 21 и 22. На осях 19 и 20 также напрессованы токосъемные кольца 23 и 24, соединенные со щетками 25.

Для герметизации узлов и исключения протечек рабочей жидкости применены манжеты 26. Как правило, ролики, предназначенные для подвода тока к заготовке, выполнены с образующей, идентичной поверхности бандажа, с которой они контактируют в процессе обработки, причем, ролики смещены друг относительно друга в осевом направлении.

Обработка заготовки ведется электродом инструментом 27, установленном в инструментальной головке (не показана).

Щетки 25 соединены с "+" источника технологического тока, а электрод - инструмент 27 соединен с "-" источника технологического тока.

Колесные пары на позицию обработки перемещают по подающему участку рельсового пути 28, а после окончания обработки их отводят по отводу участку 29 рельсового пути.

Станок работает следующим образом.

По подающему участку рельсового пути колесная пара 4 подается на пару рельсов 5 таким образом, чтобы она наезжала на призму, образованную роликами 21 и 22. По команде оператора (или автоматически, при автоматическом цикле обработки) включается привод 16, винт 15 поднимает гильзу и ролики с установленной на них колесной парой на линию центров 3 или ниже их на 3 4 мм. После этого сводятся центрирующие бабки 2 и центра 3 заходят в центровые отверстия колесной пары 4 и приподнимают ее на 3 4 мм. Одновременно с этим, на ту же величину поднимаются и подпружиненные упругими элементами 11 ползуны 8. Усилие пружины 11 подбирается таким образом, чтобы компенсировать 85 90% нагрузки, приходящейся на центра 3 при зафиксированной колесной паре 4. Таким образом ролики будут давить вверх, с усилием, равным 85 90% нагрузки (12
15 кН), приходящейся на центра, и, тем самым, разгружают их, что позволяет продлить срок их службы, а также повысить точность и чистоту обработки поверхности бандажа.

Кроме того, это позволяет обеспечить надежный контакт роликов с поверхностями колесной пары, а следовательно, обеспечить надежную токопередачу. Этому способствует также и то, что корпус блока роликов установлен на оси 17, а следовательно, обеспечивается возможность самоустановки роликов относительно обрабатываемых поверхностей. Это позволяет также компенсировать неточности взаимного расположения центров станка и неточности изготовления (или дефекты) колесной пары.

Далее электрод инструмент 27 вводится в рабочую зону и подводится к обрабатываемому профилю, ванна 9 поднимается в верхнее положение, проходя в зазоры γ между рельсами, включают источник технологического тока и осуществляют обработку бандажей колесной пары по выбранной заранее схеме.

Поскольку ролики 21 и 22 смещены друг относительно друга в осевом направлении, они контактируют с разными обрабатываемыми поверхностями, что позволяет исключить положение, при котором ролики в какой-либо момент контактировали только с кромкой детали (l). В предложенной схеме расположения роликов, хотя бы один из них в любой момент обработки будет контактировать с обрабатываемой колесной парой по всей ширине (L) ролика, что позволяет обеспечить надежный токоподвод к детали и выдерживать оптимальные условия обработки в течение всего технологического цикла. Кроме того, при нахождении токоподвода в рабочей жидкости, плотность тока, передаваемого токоподводящими роликами, возрастает в 6 8 раз.

При обработке колесных пар без выкатки их из-под транспортного средства, последнее подают по подводному участку рельсового пути до тех пор, пока подлежащая обработке колесная пара не окажется над роликами 21 и 22. Далее обработка ведется аналогичным образом, как и с выкаткой, причем, обработка колесных пар без выкатки на предложенном оборудовании является весьма эффективной, так как позволяет сочетать все преимущества обработки колесных пар на электроконтактном оборудовании при обеспечении надежного токоподвода с минимальными затратами на подготовку к обработке и без применения специального оборудования.

Использование: изобретение относится к конструкциям электрообрабатывающих станков и может быть использовано при обработке и ремонте бандажей колесных пар железнодорожного подвижного состава. Сущность изобретения: станок содержит установленные на основании бабки с центрами, предназначенными для фиксирования заготовки. Токопровод выполнен в виде установленных на осях роликов, установленных в корпусе, смонтированном на оси, закрепленной на ползуне, подпружиненном относительно гильзы. Гильза снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения. Ролики каждого роликового блока смещены друг относительно друга в осевом направлении, что позволяет обеспечить надежный токопровод к обрабатываемой колесной паре в течение всего технологического цикла. В исходном положении роликовые блоки расположены между разъединенными частями рельсовой пары, установленной на плите, которая, в свою очередь, смонтирована на опорах. Для подачи к зоне обработки, колесные пары перемещают по подводному участку рельсового пути, а после обработки - отводят по отводному участку рельсового пути. Предложенный станок позволяет осуществлять обработку бандажей колесных пар как с выкаткой их из-под транспортного средства, так и без выкатки из-под транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Станок для обработки бандажей колесных пар, содержащий установленные на основании с возможностью осевого перемещения центрирующие балки, из которых минимум одна выполнена приводной, обрабатывающие инструменты, а также средство для подачи колесных пар на линию центров, включающее участки рельсового пути и механизм подъема колесных пар на линию центров центрирующих бабок, отличающийся тем, что он снабжен источником питания и токоподводами к инструментам и колесной паре для осуществления электроконтактной обработки, а также двумя ваннами для рабочей жидкости, предназначенными для создания зоны обработки каждого колеса колесной пары и имеющими возможность вертикального перемещения, при этом каждая пара рельсов рельсового пути находится внутри контура ванны и выполнена из двух частей, установленных на некотором расстоянии одна от другой, и в этом промежутке расположены роликовые блоки, предназначенные для подвода тока к колесной паре и подъема последней на линию центров центрирующих бабок, каждый из которых выполнен в виде двух установленных на осях роликов, причем каждый из блоков смонтирован на оси с возможностью покачивания в процессе обработки, а ось закреплена на ползуне, подпружиненном относительно гильзы, кинематически связанной с приводом перемещения, при этом ролики каждого блока установлены с осевым смещением относительно друг друга. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что пружину для поджима роликов выбирают с усилием, составляющим 85 90% нагрузки от центра.