Мобильный расточно-наплавочный комплекс

Изобретение относится к специализированным расточным станкам и может быть использовано для восстановления или ремонта изделий путем наплавки металла на внутреннюю поверхность их отверстий с дальнейшей расточкой. Комплекс состоит из цанговой передней траверсы с зажимными винтами и задней траверсы, соединенных левой и правой цилиндрическими направляющими, между которыми на ходовом винте установлена разъемная цанговая каретка с зажимными винтами, в которой закреплен привод осевого вращения. Ходовой винт снабжен маховиком ручного перемещения каретки и связан зубчато-ременной передачей с валом двигателя привода продольной подачи, закрепленного на нижнем торце задней траверсы. К приводу осевого вращения и двигателю привода продольной подачи подключены силовые выходы блока управления, выполненного на основе микроконтроллера. На передней и задней траверсах закреплены концевые датчики, выходы которых подключены к измерительным входам блока управления. Обеспечивается повышение точности обработки отверстий. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к специализированным расточным станкам для восстановления или ремонта изделий путем наплавки металла на внутреннюю поверхность их отверстий с дальнейшей расточкой. Станок предназначен для восстановления цилиндрических отверстий и посадок под валы и подшипники, а также выравнивания соосности цилиндров непосредственно на подлежащем ремонту узле, без необходимости полной разборки агрегата и транспортировки его в ремонтную зону для последующей обработки на стационарных станках.

Из уровня техники известна машина для расточки и наплавки (US 6073322A, МПК В23К 9/04, В23К 9/28, В23Р 6/00, опубл. 13.06.2000). Машина представляет собой универсальный переносной автоматический сверлильно-наплавочный станок для выполнения сверления и сварки внутри и снаружи глухих и сквозных отверстий, содержащий патрубок; три полых вала, расположенных в упомянутом патрубке и расположенных соосно. При этом первый внутренний полый вал расположен внутри второго промежуточного полого вала, а третий вал является внешним, по отношению ко второму промежуточному; валы разделены друг от друга парами роликовых подшипников. Станок дополнительно содержит полый держатель для инструмента со средством для его удерживания, головки для инструмента и сварочной горелки, введенной через первый внутренний полый вал. Рабочие органы станка приводятся в действие тремя двигателями.

Недостатком известного технического решения является то, станок обладает низкой технологичностью, связанной с необходимостью использовать сразу три двигателя для приведения в движение его рабочих органов, при этом двигатель привода вращения не может работать на малых оборотах. Кроме того конструкция приводов требует сложной кинематики узлов привода борштанги - двухскоростного редуктора со сложной системой управления.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан мобильный расточно-наплавочный комплекс (RU 2421303C2, МПК В23В 39/14, В23К 37/00, опубл. 20.06.2011). Комплекс содержит привод рабочего инструмента в виде борштанги или диэлектрического вала с наплавочной головкой, шасси, установленные на нем приводы механизма вращения и механизма продольной подачи борштанги с соответствующими двигателями, и закрепляемые на обрабатываемой детали, по меньшей мере, два суппорта, из которых один несущий суппорт выполнен с возможностью установки на него шасси, при этом суппорт дополнительно снабжен быстроразъемным конусным соединением шасси с несущим суппортом, имеющим цанговый зажим, установленный во вращающейся втулке суппорта.

Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции мобильного комплекса. Кроме того, в конструкции комплекса не предусмотрены средства числового программного управления, позволяющие управлять комплексом в полуавтоматическом и автоматическом режимах.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение технологичности комплекса, эффективности его использования и точности обработки с его помощью отверстий при одновременном сохранении мобильности, надежности и низкой стоимости.

Указанная задача решена тем, что мобильный расточно-наплавочный комплекс состоит из цанговой передней траверсы, снабженной зажимными винтами и задней траверсы, соединенных левой и правой цилиндрическими направляющими, между которыми на ходовом винте, установлена разъемная цанговая каретка, снабженная зажимными винтами, с закрепленным в ней приводом осевого вращения. Ходовой винт снабжен маховиком ручного перемещения каретки и связан зубчато-ременной передачей с валом двигателя привода продольной подачи, закрепленного на нижнем торце задней траверсы. К приводу осевого вращения и двигателю привода продольной подачи подключены силовые выходы блока управления, выполненного на основе микроконтроллера. Дополнительно на передней и задней траверсах закреплены концевые датчики, выходы которых подключены к измерительным входам блока управления.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков комплекса, является возможность использования в качестве привода осевого вращения сервопривод постоянного тока, электродрель или наплавочный модуль, за счет применения в конструкции комплекса разъемной цанговой каретки, что дает возможность устанавливать в нее приводы осевого вращения в разных исполнениях. Последнее дает возможность выполнять с помощью мобильного комплекса различные технологические операции в зависимости от вида применяемого привода, в частности использовать станок как для выполнения расточных, так и наплавочных операций. Кроме того, применение ходового винта, маховика ручного перемещения каретки, привода продольной подачи, концевых датчиков и блока управления дает возможность выполнять упомянутые технологические операции как в ручном, так и в полуавтоматическом и автоматическом режимах. Таким образом, комплекс повышает эффективность ремонта шарнирного соединения с одной степенью свободы в деталях и узлах крупногабаритных машин и механизмов, таких как экскаваторы, краны, дорожно-строительная техника, а также металлопрокатывающее, горношахтное, горнообогатительное и другое оборудование, предполагающее стационарное использование.

Конструкция мобильного расточно-наплавочныого комплекса поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан его внешний вид в изометрической проекции со стороны передней траверсы; на фиг. 2 представлен внешний вид комплекса в изометрической проекции со стороны задней траверсы; на фиг. 3 приведен внешний вид привода осевого вращения в виде наплавочного модуля; на фиг. 4 приведена структурная схема блока управления комплексом.

Мобильный расточно-наплавочный комплекс устроен следующим образом.

Комплекс состоит из цанговой передней траверсы 1, снабженной зажимными винтами 2 и задней траверсы 3, соединенных левой и правой цилиндрическими направляющими 4 и 5, между которыми на ходовом винте 6, установлена цанговая каретка 7, снабженная зажимными винтами 8, с закрепленным в ней приводом осевого вращения. Ходовой винт 6 снабжен маховиком 9 ручного перемещения каретки 7 и связан зубчато-ременной передачей 10 с валом двигателя привода продольной подачи 11, закрепленного на нижнем торце задней траверсы 3. К приводу осевого вращения и двигателю привода продольной подачи 11 подключены первый и второй силовые выходы 12 и 13 блока управления, выполненного на основе микроконтроллера 14, при этом к входам упомянутых приводов дополнительно подключены входы блока автоматических выключателей. Дополнительно на передней и задней траверсах 1 и 3 закреплены первый и второй концевые датчики 15 и 16, выходы которых подключены, соответственно, к измерительным входам 17 и 18. Блок управления снабжен пультом оператора, содержащим клавиши «Старт» и «Стоп», а также светодиодные индикаторы текущих режимов работы устройства.

Цилиндрические направляющие 4 и 5 могут быть изготовлены из калиброванных хромированных штоков и установлены в отверстия передней и задней траверс 1 и 3 легкой прессовой посадкой, ходовой винт 6 может иметь трапециевидную или треугольную метрическую резьбу, а отверстия под цилиндрические направляющие 4, 5 и ходовой винт 6 целесообразно выполнять в единой заготовке для передней траверсы 1 и цанговой каретки 7 по одной программе на станке с числовым программным управлением для обеспечения соосности отверстий с дальнейшей резкой заготовки на упомянутые траверсу и каретку.

Микроконтроллер 14 блока управления содержит микропроцессорное ядро 19, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 20, SRAM-памятью данных 21, многоканальным аналого-цифровым преобразователем ADC 22, универсальным асинхронным приемопередатчиком UART 23, интерфейсом ввода/вывода общего назначения, сгруппированного, по крайней мере, в два GPI/O-порта ввода-вывода 24 и 25, и модулем подключения SD-карты 26.

К первой и второй линиям аналого-цифрового преобразователя ADC 22 подключены измерительные входы 17 и 18, универсальный асинхронный приемопередатчик UART 23 подключен к Bluetooth-модулю 27, линии первого GPI/O-порта ввода-вывода 24 подключены к первому силовому выходу 12 и второму силовому выходу 13, ко второму GPI/0-порту ввода-вывода 25 подключен пульт оператора и блок автоматических выключателей, а к модулю подключения SD-карты 26 может быть подключено устройство для чтения карт памяти (card reader], в которое установлена и электрически соединена с модулем SD-карта 28.

В качестве привода осевого вращения может быть использован сервопривод постоянного тока 29 с двигателем мощностью 1,5 кВт, снабженным планетарным редуктором (например, может быть применен сервопривод модели ADTECH QS7(Сервопривод ADTECH QS7 // AliExpress.ru URL: https://h5.aliexpress.ru/item/4000994043979.html (дата обращения: 10.11.2020).)), электродрель или наплавочный модуль 30, содержащий корпус 31, с установленной в нем головкой 32 под наплавочную штангу, соединенной зубчато-ременной передачей 33 с валом шагового двигателя 34. Привод продольной подачи 11 может быть выполнен в виде шагового двигателя, при этом силовой выход 12, подключенный к приводу осевого вращения, может быть выполнен комбинированным, включающим в себя сервоконтроллер, управляющий сервоприводом постоянного тока 29, в качестве которого целесообразно применить модуль QS7AA030M, входящий в комплект упомянутого сервопривода ADTECH QS7, и драйвер шагового двигателя, управляющий шаговым двигателем 34 наплавочного модуля 30. Силовой выход 13, подключенный к приводу продольной подачи 11, может представлять собой драйвер шагового двигателя, при этом в качестве упомянутых драйверов может быть использованы цифроаналоговые микрошаговые драйверы модели М880А(Драйвер шагового двигателя М880А // CompaactTool.ru URL: https://compacttool.ru/ viewtovar.php?id=1826 (дата обращения: 10.11.20201.). В качестве микроконтроллера может быть применена микросхема LPC2478(Single-chip 16-bit/32-bit micro; 512 kB flash, Ethernet, CAN, LCD, USB 2.0 device/host/OTG, external memory interface // LPC2478 URL: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/LPC2478.pdf), основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 180 МГц. В качестве Bluetooth-модуля может быть использована сборка НС-05(Bluetooth модуль HC-05 // 3DiY URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-moduli/bluetooth-modul-hc-05/).

Мобильный расточно-наплавочный комплекс работает следующим образом.

Первоначально, в зависимости от выполняемой операции (расточка или наплавка), в цанговую каретку 7 устанавливают привод осевого вращения, при этом в первом случае его роль выполняет сервопривод постоянного тока 29 (или электродрель), во втором случае привод представляет собой наплавочный модуль 30. В случае применения в качестве привода осевого вращения сервопривода постоянного тока 29, последний закрепляется на каретке 7 винтами 8 с помощью крышки 35. В случае применения наплавочного модуля 30 применение крышки не требуется, так как соответствующие фланцы 36 выполнены заодно с корпусом 31 и функцию крышки выполняет сам модуль. В случае выполнения расточной операции на вал сервопривода или электродрели посредством муфты монтируется расточная головка (на фигурах условно не показаны), в случае выполнения наплавочной операции в головку 32 устанавливается наплавочная штанга, выдвигается на требуемую длину и фиксируется. Затем к приводу продольной подачи 11 и приводу осевого вращения (сервоприводу постоянного тока 29 или шаговому двигателю 34 наплавочного модуля 30 в зависимости от операции) подключают силовые выходы 12 и 13. После выполнения описанных операций наладки комплекса приступают к выполнению расточных или наплавочных технологических операций.

Как при выполнении расточных, так и при выполнении наплавочных операций микроконтроллер 14 блока управления на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти 20, с использованием SRAM-памяти данных 21 управляет приводом осевого вращения и приводом продольной подачи 11 с помощью линий первого GPI/O-порта 24. При этом для управления скоростью вращения вала сервопривода постоянного тока 29 или шагового двигателя 34 могут использоваться широтно-импульсно модулированные сигналы, а для управления приводом продольной подачи 11 может применяться алгоритм бегущей единицы. Ходовым винтом 6 можно управлять также вручную с помощью маховика 9 ручного перемещения каретки 7 при выключенном двигателе привода продольной подачи 11.

Во все время работы привода продольной подачи микроконтроллер 14 опрашивает концевые датчики 15 и 16 с целью предотвращения возможного аварийного контакта каретки 7 с передней 1 или задней 3 траверсами. В случае фиксации блоком управления аварийной ситуации он автоматически блокирует приводы комплекса с помощью блока аварийных выключателей.

Для управления работой комплекса может использоваться как пульт оператора, так и дополнительный выносной пульт, представляющий собой планшетный компьютер, связанный с блоком управления при помощи беспроводного радио-интерфейса интерфейса Bluetooth. Связь с выносным пультом обеспечивается с помощью универсального асинхронного приемопередатчика UART 23 и Bluetooth-модуля 27. Все типовые настройки и режимы работы комплекса, такие как скорость вращения расточной головки или наплавочной штанги, а также скорость перемещения каретки 7 настраиваются и регулируются с помощью упомянутых пультов и могут быть сохранены при необходимости на SD-карте 28 для их дальнейшего использования.

Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке расточно-наплавочный комплекс, является универсальным мобильным станком для выполнения как расточных, так и наплавочных операций и может эффективно применяться при ремонте и восстановлении отверстий по месту нахождения техники, включая расточку изношенного отверстия для устранения эллипсности, восстановление изношенного отверстия путем наплавки и расточку отверстия под нужный диаметр.

1. Мобильный расточно-наплавочный комплекс, содержащий цанговую переднюю траверсу с зажимными винтами и заднюю траверсу, соединенные левой и правой цилиндрическими направляющими, отличающийся тем, что он снабжен цанговой кареткой с зажимными винтами, установленной между направляющими на ходовом винте и содержащей закрепленный в ней привод осевого вращения, при этом ходовой винт снабжен маховиком ручного перемещения каретки и связан зубчато-ременной передачей с валом двигателя привода продольной подачи, закрепленного на нижнем торце задней траверсы, к приводу осевого вращения и двигателю привода продольной подачи подключены силовые выходы блока управления, выполненного на основе микроконтроллера, а на передней и задней траверсах закреплены концевые датчики, выходы которых подключены к измерительным входам блока управления.

2. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрические направляющие выполнены из калиброванных хромированных штоков.

3. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что ходовой винт выполнен с трапециевидной резьбой.

4. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что ходовой винт выполнен с треугольной метрической резьбой.

5. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода осевого вращения использован сервопривод постоянного тока с двигателем, имеющим планетарный редуктор.

6. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода осевого вращения использована электродрель.

7. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода осевого вращения использован наплавочный модуль, содержащий корпус с установленной в нем головкой под наплавочную штангу, соединенной зубчато-ременной передачей с валом шагового двигателя.

8. Мобильный расточно-наплавочный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод продольной подачи выполнен в виде шагового двигателя.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин. В способе используют шарикоподшипниковую сталь ШХ12 полосового проката шириной 12 мм, толщиной 5 мм, нарезают прокат по размеру режущей части, приваривают параллельно режущей части, упрочнение проводят электродуговой наплавкой постоянным током обратной полярности под слоем флюса при силе тока 160-225 А, диаметре электродной проволоки 1,8-2,2 мм, напряжении 30-33 В, скорости наплавки 20-25 м/ч и скорости подачи электродной проволоки 110-120 м/ч, а в качестве износостойкого материала используют электродную проволоку состава, мас.%: С 1,8, Mn 0,9, Si 2,2, Al 1,1, Cr 9,2, Ni 8,2, V 0,6, Mo 1,0, Fe остальное, при этом толщина наплавленного слоя составляет 1,8 - 2,2 мм, а его твердость - 61 - 62 HRC.

Изобретение относится к почвообрабатывающим машинам и может быть использовано при изготовлении и восстановлении плужных лемехов, культиваторных лап и плоскорезных ножей, подвергающихся абразивному изнашиванию. Прерывистую наплавку выполняют с верхней и нижней сторон лезвия в виде вплавленных в материал ножа тел линзовидной формы диаметром d1 и d2 соответственно, с шагом s=(4,1…4,3)d1, причем d1<d2.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для управления процессом многослойной наплавки для получения изделия. Способ включает динамическое управление параметрами режима наплавки для поддержания размеров ванны расплавленного металла на заданном уровне и обеспечения постоянства размера наплавленных валиков, при этом в процессе наплавки используют метод оперативного управления в алгоритме численной реализации решения тепловой задачи, осуществляют численное моделирование требуемых значений мощности теплового источника в зависимости от времени, определяют тепловые поля в выращиваемом изделии в каждый момент времени моделируемой наплавки, сравнивают величину контролируемого параметра с величиной значения уставки, характеризующей ванну расплавленного металла, осуществляют корректировку значения мощности теплового источника с минимизацией величины рассогласования величины контролируемого параметра с величиной значения уставки, причем полученные значения мощности теплового источника используют при программном управлении процессом наплавки натурного изделия.
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении долот глубокорыхлителей почвообрабатывающих машин. Используют шарикоподшипниковую сталь ШХ12 полосового проката шириной 10 мм, толщиной 4 мм, нарезают прокат по размеру режущей части, приваривают параллельно режущей части, упрочнение проводят электродуговой наплавкой постоянным током обратной полярности под слоем флюса при силе тока 160-220 А, диаметре электродной проволоки 1,2-1,6 мм, напряжении 30-32 В, скорости наплавки 20-25 м/ч и скорости подачи электродной проволоки 100-125 м/ч, а в качестве износостойкого материала используют электродную проволоку состава, мас.%: С 2,0; Mn 0,9; Si 2,0; Al 0,8; Cr 9,2; Ni 8,0; Мо 0,5; V 0,5; Fe остальное, при этом толщина наплавленного слоя составляет 1,2 - 1,6 мм, а его твердость - 59-61 HRC.
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин. Используют шарикоподшипниковую сталь ШХ9 полосового проката шириной 12 мм, толщиной 5 мм, нарезают прокат по размеру режущей части, приваривают параллельно режущей части, упрочнение проводят электродуговой наплавкой постоянным током обратной полярности под слоем флюса при силе тока 160-225 А, диаметре электродной проволоки 1,8-2,2 мм, напряжении 30-33 В, скорости наплавки 20-25 м/ч и скорости подачи электродной проволоки 110-120 м/ч, а в качестве износостойкого материала используют электродную проволоку состава, мас.%: С - 1,8, Mn - 0,9, Si - 1,0, Al - 0,7, Cr - 9,2, Ni - 5,2, V - 0,6, Мо - 1,0, Fe - остальное, при этом толщина наплавленного слоя составляет 1,8-2,2 мм, а его твердость - 61-62 HRC.

Изобретение относится к устройству для выращивания детали путем аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологии и может применяться в различных областях машино- и авиастроения, а также ракетно-космической отрасли. Технический результат состоит в расширении технологических возможностей аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологии, повышении производительности выращивания и повышении качества выращенного металла.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к дуговой наплавке в вакууме. В предложенном способе дуговой наплавки используют несколько полых катодов, осевую подачу токоведущей присадочной проволоки и раздельное регулирование тепловой энергии дугового разряда с полым катодом между изделием и проволокой с помощью балластных реостатов.

Изобретение относится к электродуговой наплавке и может найти применение при восстановлении изношенных частей стальных труб, в частности бурильных труб, а также для получения износостойкого наплавленного слоя на цилиндрических трубах. В способе электродуговой широкослойной наплавки износостойкого покрытия на цилиндрическую трубу, наплавку осуществляют в два слоя кольцевыми валиками.
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении долот глубокорыхлителей почвообрабатывающих машин. Осуществляют удаление изношенной режуще-лезвийной части долота, изготовление накладной пластины из стали полосового проката и ее приваривание к восстанавливаемому долоту, упрочнение поверхности накладной пластины путем наплавки износостойкого материала по всей площади поверхности накладной пластины, при этом используют шарикоподшипниковую сталь ШХ4 полосового проката шириной 10 мм, толщиной 4 мм, нарезают прокат по размеру режущей части, приваривают параллельно режущей части, упрочнение проводят электродуговой наплавкой постоянным током обратной полярности под слоем флюса при силе тока 160-220 А, диаметре электродной проволоки 1,6-2 мм, напряжении 30-32 В, скорости наплавки 20-25 м/ч и скорости подачи электродной проволоки 100-125 м/ч, а в качестве износостойкого материала используют электродную проволоку состава, мас.%: С 2,0, Mn 0,9, Si 1,0, Al 0,6, Cr 9,2, Мо 0,5, Fe остальное, при этом толщина наплавленного слоя составляет 1,2-1,6 мм, его твердость - 59-61 HRC.
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин. Осуществляют удаление изношенной режуще-лезвийной части долота, изготовление накладной пластины из стали полосового проката и ее приваривание к восстанавливаемому долоту, упрочнение поверхности накладной пластины путем наплавки износостойкого материала по всей площади поверхности накладной пластины, при этом используют шарикоподшипниковую сталь ШХ4 полосового проката шириной 10 мм, толщиной 4,5 мм, нарезают прокат по размеру режущей части, приваривают параллельно режущей части, упрочнение проводят электродуговой наплавкой постоянным током обратной полярности под слоем флюса при силе тока 160-220 А, диаметре электродной проволоки 1,6-2 мм, напряжении 30-32 В, скорости наплавки 20-25 м/ч и скорости подачи электродной проволоки 100-125 м/ч, а в качестве износостойкого материала используют электродную проволоку состава, мас.%: С 2,0, Mn 0,9, Si 1,0, Al 0,6, Cr 9,2, Ni 4,3, Мо 0,5, Fe - остальное, при этом толщина наплавленного слоя составляет 1,5-2,0 мм, его твердость - 59-61 HRC.

Изобретение относится к специализированным расточным станкам для восстановления или ремонта изделий. Станок содержит цилиндрический корпус, внутри которого размещен червячный редуктор, включающий в себя ведущий вал, установленный на подшипниках, с закрепленным на нем червячным колесом, связанным зубчатой передачей с червячным валом, установленным в призматическом корпусе, закрепленном на внешней поверхности цилиндрического корпуса станка.
Наверх