Исследование структуры и компоновочных решений встраиваемых станков для обработки бандажей и опорных роликов вращающихся печей
Установка встраиваемых станков для проточки бандажа определяет положение линии установки режущего инструмента и точку положения его вершины в системе координат основных баз опорных роликов ХрУ^2р . Уравнение линии установки резца в координатной системе основных баз опорных роликов ХрУр2р представляет собой след секущей плоскости, проходящей через ось бандажа 02 и вершину режущего инструмента Р. Анализ показывает, что в зависимость от места встройки станка, возможны три основные схемы расположения режущего инструмента (см.рис. 4.4):
- 1. Расположение режущего инструмента по вертикали между двумя опорными роликами в плоскости УрОр2р, это достигается при установке встраиваемого станка под бандажом между опорными роликами. Линия установки резца в этом случае является ось УрОр
- 2. Расположение режущего инструмента по горизонтали в координатной плоскости бандажа Хь0^ь- Линией установки резца в этом случае является ось ХьОь
- 3. Расположение режущего инструмента над опорными роликами в наклонной плоскости, расположенной под углом <р относительно координатной плоскости УрОр1р. Линия установки резца в этом случае определяется одним из уравнений:
при установке станка над правой роликоопорой
у = {Я + р^ьоъ^/^) - х^(р (4.1)
при установке станка над левой роликоопорой
у = (Я +p)cos(0y?) + xctg
Рис. 4.4. Возможные схемы расположения режущего инструмента при
обработке бандажей.
Выбор схемы установки режущего инструмента оказывает существенное влияние на получаемую величину биения образующей бандажа в точке резания, что во многом определяет динамику процесса резания при восстановлении геометрической точности бандажа. Биения образующей бандажа в точке резания непосредственно зависят от погрешности геометрической формы бандажа Лкр и от смешения центра бандажа в двух координатных направлениях Ах, Ау, получаемого в результате неопределенности базирования бандажа при его вращении. В общем случае смещение образующей бандажа Аб в точке резания определяется как алгебраическая сумма отклонения профиля Апр и смешения центра в соответствующей плоскости расположения резца. При расположении резца по вертикали в плоскости Ур0^1р смещение образующей составит:
Абу =-- Ау + Акр (4.3)
При расположении по горизонтали в плоскости XiObZb смещение
составит
Дбх = Ах + Акр (4.4)
При расположении резца в наклонной плоскости под углом <р
Аар = Аср + Акр (4.5)
где А<р - смещение центра бандажа в наклонной плоскости расположения режущего инструмента.
При известных значениях смещения центра бандажа в направлении координатных осей Ах, Ау смещение центра в наклонной плоскости:
А(р = Ay-cos
С учетом (4 6) выражение (4.5) окончательно принимает вид:
А0(р = Ay-cosrp + Ах-sirup + (4.7)
Дня расчета смещения образующей бандажа в точке резания для трех различных схем установки режущего инструмента разработана программа расчета на ЭВМ. алгоритм которой представлен на рис.4.5. Исходными данными для расчета являются фактические отклонения от круглости бандажа Акр, заданные по всему периметру при вращении бандажа от (р = 0° до (р = 360°, а также радиус бандажа R6, опорный угол а и угол (pv расположения резца. Согласно алгоритму вначале выявляется текущее отклонение от круглости Акр1, АкР2, соответственно под первым и вторым опорными роликами, на основе которых рассчитываются
смешения центра бандажа по вертикали Ау, по горизонтали Ах и в наклонной плоскости А<р. Расчет выполняют согласно полученным ранее зависимостям (2.31), (2.35), а затем согласно выражениям (4.3) - (4.5) окончательно определяют смещение образующей бандажа в точке
резания.
Алгоритм расчета реализован с использованием программы Excel. Расчет выполнен для бандажа, точность геометрической формы которого представлена на рис.2.4. Полученные результаты расчета отклонения образующей бандажа в точке резания при трех различных схемах расположения резца представлены на рис. 4.6.
А
Вывод результатов расчета
I
Рис. 4.5. Алгоритм расчета смещения образующей бандажа в точке
резания
/Г»
а)
ГП
о)
Рис. 4.6. Отклонения профиля, смещения центра и образующей бандажа при его вращении: а) по вертикали; б) по горизонтали; в) под
углом А.
- 1. * - отклонение профиля; 2. - смещения центра;
- 3. ^ - смещения образующей.
Анализ полученных результатов показывает, что наименьшие по величине смещения образующей бандажа имеют место при расположении резца по вертикали в плоскости УрО^р, когда верхнее и нижнее отклонение отклонения составляют А"6у =5мм,Ан6у =-Змм, а
биение образующей бандажа в точке резания составляет:
&6У = - Дву = •
При расположении резца в горизонтальной плоскости предельное отклонение образующей бандажа составляют А'бх = 4мм, АвЛх = -9мм, а
биение образующей в точке резания составляет:
А в* = &вбх -Кх = 13лш.
Для случая расположения резца в наклонной плоскости под углом Ф = 40° относительно оси У предельные отклонения образующей
бандажа составляют Ав6р = Олш, = -11.5мм, а биения образующей в
точке резания составляет:
А= Л',, - А;р = 11.5лш •
Т.о. при данной схеме базирования бандажа наиболее благоприятной является компоновка переносного станка, при которой режущий инструмент располагается в вертикальной плоскости между опорными роликами.
Одним из первых конструктивно-компоновочным решений по использованию встраиваемых станков для восстановления геометрической точности базовых деталей вращающихся печей является создание устройства для проточки опорных роликов на рабочем месте без их демонтажа. Проточка выполнялась с помощью устанавливаемой каретки суппорта токарных станков, например, моделей 1А63 или 1А64 Для этого каретка суппорта устанавливалась на плиту, которая с помощью анкерных болтов закреплялась на подшипниковых узлах роликоопоры. Однако, ввиду ограниченности хода каретки, с одной установки суппорта обтачивался участок длиной не более 150 мм. Недостатком данного решения является также невысокая жесткость встраиваемой системы, сложность выставки суппорта относительно роликоопоры, а также необходимость переустановки каретки для обработки ролика по всей длине. При этом, обработка бандажей таким встраиваемым устройством не представлялась возможным.
Одним из первых конструктивно-компоновочным решений по использованию встраиваемых станков для восстановления геометрической точности базовых деталей вращающихся печей является создание устройства для проточки опорных роликов на рабочем месте без их демонтажа. Проточка выполнялась с помощью устанавливаемой каретки суппорта токарных станков, например, моделей ІА63 или 1А64. Для этого каретка суппорта устанавливалась на плиту, которая с помощью анкерных болтов закреплялась на подшипниковых узлах роликоопоры. Однако, ввиду ограниченности хода каретки, с одной установки суппорта обтачивался участок длиной не более 150 мм. Недостатком данного решения является также невысокая жесткость встраиваемой системы, сложность выставки суппорта относительно роликоопоры, а также необходимость переустановки каретки для обработки ролика по всей длине. При этом, обработка бандажей таким встраиваемым устройством не представлялась возможным.
Для выполнения последовательной обработки двух опорных роликов и бандажей в БГТУ им. В.Г. Шухова разработано структурнокомпоновочное решение специального приставного станка с автоматическим приводом подачи. Общий вид разработанного приставного станка показан на рис.4.7. Конструктивно-компоновочное решение основано на использовании силового стола модели 1УЕ4536-03, который устанавливается на две опоры, выполненные в виде пустотелых коробчатых форм. Установленный на каретке силового стола куб (2) с резцедержателем имеет возможность осевого перемещения вдоль обрабатываемой поверхности. На рис.4.7 б представлена структурная схема используемых при обработке формообразующих движений. Движение резания (п) обеспечивается приводом агрегата (Пр.аг), оно передается на обрабатываемую деталь - бандаж (Дб). Движение продольной и поперечной подачи 5„ обеспечивается приводом станка (Пр. ст), оно передается на режущий инструмент (И).
При восстановлении искаженной в процессе эксплуатации формы поверхностей опорных роликов приставной станок устанавливался перед деталью на минимально возможном от неё расстоянии (рис.4.8). Для этого на два корпуса подшипников опор ролика устанавливают коробчатые стойки. На две стойки устанавливают приставной станок и выставляют его так, чтобы направляющие станка были параллельны оси вращения обрабатываемого опорного ролика. С этой целью поворотный куб станка ориентируется таким образом, чтобы ось вращения опорного ролика была перпендикулярна базовой плоскости, сопрягаемой с суппортом.
Обычно, при правильной ориентации станка боковая поверхность силового стола касается контрольных поверхностей корпусов подшипников. В таком положении станок фиксируется на стойках при помощи болтовых соединений. Суппорт на кубе устанавливается и крепится в положении, обеспечивающем расположение режущего инструмента в диаметральной плоскости обрабатываемой детали (см. рис 4.8 а ). При этом закрепление суппорта на кубе позволяет обеспечить различную угловую ориентацию инструмента относительно оси ролика (см. рис. 4.8 б,в ).
Рис. 4.7. Общий вид приставного станка для обработки бандажей и роликов: а - схема станка: 1 - силовой стол; 2 - куб; 3 - бандаж;
- 4 - ролик; б - структурная схема движений формообразования.
- 99
Рис. 4 8. Обработка опорных роликов: а - схема установки станка на опоре; б и в - схемы ориентации
суппорта
Для обработки цилиндрической поверхностей бандажей
вращающихся печей станок устанавливается в подбандажном пространстве на раме роликоопоры (см. рис. 4.9 а) и выставляются так, чтобы его направляющие были параллельны оси вращения бандажа. При этом режущий инструмент располагался в вертикальной диаметральной плоскости, т.е. на равном расстоянии от осей вращения опорных роликов. В таком положении станок фиксируется на раме роликоопоры при помощи "технологических косынок", привариваемых к поверхности рамы и к металлическому листу основания станка.
Рис. 4.9. а - обработка поверхности катания бандажа; б - обработка
конической части бандажа.
После установки станка производится окончательная корректировка положения суппорта с режущим инструментом. Осевое перемещение режущего инструмента обеспечивается за счет работы привода силового стола.
При обработке конической части бандажа, сопрягаемой с поверхностью ролика гидроупора, приставной станок устанавливается, выверяется и крепится на раме роликоопоры в подбандажном пространстве аналогично случаю обработки поверхности катания бандажа. Отличием от вышеописанного способа обработки является изменение ориентации суппорта с резцедержателем. В рассматриваемом случае суппорт устанавливается под некоторым углом к вертикали (рис. 4.9 б).
Величина угла установки суппорта зависит от угла конической части бандажа и угла наклона корпуса печи. При обработке конической части бандажа расположение плоскости резания не имеет принципиального значения. Однако, наиболее приемлемым является совпадение с вертикальной диаметральной плоскостью обрабатываемой детали или расположение за последней относительно направления вращения печи.
В производстве на ряде цементных заводах нашел применение станок, состоящий из силового стола (1), куба (2) и установленного на этом кубе поперечного суппорта с токарных станков модели 1А63 или 1А64 (рис.4.7.). Однако, при данной компоновке станка реализуется способ раздельной обработки бандажей и опорных роликов, для чего требуется переустановка станка.
В БГТУ им. В.Г. Шухова разработан и внедрен в производство переносной станок принципиально-новой компоновки (см. рис.4.10.). При помощи этого станка можно обрабатывать все типоразмеры бандажей и роликов вращающихся печей [89]. Он состоит из двух стоек; на стойках установлена цилиндрическая направляющая (1) (рис.4.10.), на которой расположен продольный суппорт (2), с базовой плоскостью для установки поперечного суппорта (3). Такая компоновка и конструкция переносного станка позволяет обрабатывать восстанавливаемые базовые поверхности ролика и бандажа с одной установки станка.
На основе этого станка был разработан также комплексный станок для восстановления опорных роликов путем выполнения наплавки и чистовой токарной обработки с одной установки роликов (см. раздел 3.5).
Рис. 4.10. Схема станка для обработки бандажа и роликов
