Специальный фрезерно – расточной станок УФ5527М/65А90Ф4

Специальный фрезерно – расточной станок УФ5527М/65А90Ф4 с ЧПУ предназначен для комплексной механической обработки балки надрессорной и рамы боковой при восстановительном ремонте тележек грузовых железнодорожных вагонов. Механическая обработка производится после восстановления изношенных поверхностей методом электронаплавки. Станок обеспечивает одновременную механическую обработку поверхностей подпятника и последовательную обработку плоскостей скользунов и наклонных поверхностей надрессорной балки (поворот балки механизирован).
Конструкция приспособления выполнена так, что в нем можно с небольшой переналадкой устанавливать и поочередно обрабатывать балку надрессорную и раму боковую. При поставке пары станков каждый из них может комплектоваться приспособлением, налаженным на обработку балки надрессорной или рамы боковой. По заказу станки оснащаются специальным режущим и вспомогательным инструментом. Набор фрез из 4 наименований и оправок обеспечивает полную механическую обработку надрессорной балки и боковой рамы при восстановительном ремонте.

 

Рисунок 14 – Специальный фрезерно – расточной станок УФ5527М/65А90Ф4.

 

Особенности конструкции

Базовым станком является вертикально – фрезерный станок с крестовым столом модели 6580Ф4/65А90Ф4 с числовым программным управлением фирмы «Siemens», который комплектуется приспособлением для установки и закрепления заготовок. Станок обеспечивает комплексную обработку детали за одну установку в приспособлении при сохранении характеристики базового станка.

Крепление инструмента в шпинделе механизировано. Закрепление заготовок в приспособлении, их поворот выполняются быстродействующими механизмами с ручным приводом.

При снятом приспособлении со стола станок может обрабатывать по программе любую установленную деталь на столе станка. Применение на станке системы ЧПУ повышает точность механической обработки и повышает производительность труда по сравнению со станком модели УФ5527М/65А90Ф4 без ЧПУ на 30%.

Комплексная обработка восстановленных методом электронаплавки поверхностей рамных деталей тележек грузовых вагонов. Балка надрессорная:

– фрезерование наклонных поверхностей.

 

Таблица 4 – Технические характеристики специального фрезерно-расточного станка УФ5527М/65А90Ф4

 

Размеры рабочей поверхности стола (ширина×длина), мм	800×1600
Наибольшее перемещение стола: продольное поперечное вертикальное
Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм Наибольшее Наименьшее
Угол поворота фрезерной бабки, град.	+30 град
Пределы подач, мм/мин Стола X Салазок Y Бабки Z	2….3000 2….3000 2….3000
Быстрый ход, мм/мин Стола X Салазок Y Бабки Z
Частота вращения шпинделя, об/мин
Число подач стола
Количество ступеней скоростей шпинделя
Мощность электродвигателя главного движения, кВт
Габаритные размеры: Длина Ширина Высота
Масса (без выносного оборудования), кг

 

7. Расчет наплавки

 

7.1 Режим ручной дуговой наплавки

 

Выбираем электрод Э10Г2 марки ОЗН–250У с коэффициентом наплавки 9; с умеренным разбрызгиванием и расходом электродов на 1 кг наплавленного металла равным 1,7.

Толщина наплавленного слоя:

 

, (11)

 

где – величина износа, мм.

– величина припуска на предварительную механическую обработку, мм.

– величина механической последующую обработки, мм.

 

мм.

 

Ручная наплавка производится широким валиком с амплитудой поперечного перемещения от 2 до 4 диаметров электрода. Такой прием увеличивает ширину валика, замедляет охлаждение сварочной ванны, что уменьшает возможность появления непроваров, шлаковых включений. Валики накладываются после удаления шлака, так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/2 - 1/3 его ширины.

При ручной дуговой наплавке изношенных поверхностей для большинства деталей подвижного состава используются электроды диаметром 3 – 5 мм, для крупногабаритных деталей - до 6 мм. Выбираем электрод диаметром 6 мм.

 

Наплавку следует производить за один слой.

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 6 мм по формуле:

, (14)

 

где – плотность тока, А/мм²;

– диаметр электрода, мм.

 

А.

 

Напряжение дуги:

, (15)

 

В.

 

Площадь наплавленной поверхности, см²:

 

, (16)

 

см².

 

Скорость наплавки:

(17)

 

где – коэффициент наплавки, г/А∙ ч;

ρ – плотность металла шва, ρ = 7,8 г/см³.

 

м/ч.

 

7.2 Режим полуавтоматической наплавки в среде углекислого газа

 

Выбираем проволоку Св–18ХГС 40.

Толщина наплавленного слоя:

 

, (18)

 

где – величина износа, мм.

– величина припуска на предварительную механическую обработку, мм.

– величина на последующую механическую обработку, мм.

 

мм.

 

Выбор диаметра электрода при наплавке в производится в зависимости от размера наплавляемой поверхности так как ширина наклонной поверхности надрессорной балки равна 110 мм, то по таблице из методических указаний выбираем диаметр электрода мм.

Наплавку следует производить за три слоя.

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 2 мм по формуле:

, (21)

 

где – плотность тока, находится в пределах 80–200 А/мм²;

– диаметр электрода, мм.

Так как большие плотности тока соответствуют меньшим диаметрам электрода, выбираем А/мм²

 

А.

 

Обычно наплавку различных деталей производят при напряжении дуги 16– 34 В, большие значения напряжения дуги соответствуют большей величине тока. Вибираем напряжение дуги

 

Скорость подачи электрода:

, (22)

 

где – коэффициент расплавления;

– плотность металла проволоки, г/см³.

 

, (23)

 

.

 

Скорость подачи электрода для тока обратной полярности:

 

м/ч.

 

Шаг наплавки:

, (24)

 

мм.

 

Скорость наплавки:

, (25)

 

Коэффициент наплавки:

, (26)

 

где φ – коэффициент потерь металла сварочной проволоки на угар и разбрызгивание, φ = (1 – 3) %.

Площадь поперечного сечения наплавленного валика,см²:

 

, (27)

 

где а – коэффициент, учитывающий отклонения площади наплавленного валика от площади прямоугольника, а = (0,6 – 0,7),

см²,

 

м/ч.

 

Вылет электродной проволоки существенно влияет на устойчивость процесса и качество наплавленного слоя. Его величина выбирается в зависимости от диаметра электрода. Согласно таблице приведенной в методических указаниях выбираем вылет электрода мм.

 

8 Механическая обработка детали

 

8.1 Механическая обработка под размер

После проведения наплавки, необходимо провести чистовую обработку наружной поверхности детали.

При проведении чистовой обработки необходимо учитывать следующие параметры:

1) квалитет – 10;

2) шероховатость мкм;

3)глубина дефектного слоя мкм;

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей рассчитывается по формуле:

(28)

мкм.

Обработку наклонной поверхности надрессорной балки будем проводить торцевой насадочной фрезой со вставными ножками, оснащенной пластинами из твердого сплава (по ГОСТ 9473-80).

 

 

Рисунок 15 – торцевая фреза с пластинами из твердого сплава

 

Конфигурация обрабатываемой поверхности и вид оборудования определяют тип применяемой фрезы.

Ее размеры определяются размеры обрабатываемой поверхности и глубиной срезаемого слоя.

 

 

Рисунок 16 – Торцевое фрезерование

 

При торцевом фрезеровании, для достижения производительных режимов резания, диаметр фрезы D должен быть больше ширины резания B, т.е. D=(1,25÷1,5)B, а при обработке стальных заготовок обязательным является их несимметричное расположение их относительно фрезы, для заготовок из конструкционных углеродистых и легированных сталей - сдвиг их в направлении врезания зуба (рисунок 17) чем обеспечивается начало резания при малой толщине срезаемого слоя.

 

Рисунок 17 – Врезание зуба фрезы

 

Толщину срезаемого слоя принимаем равной 1 мм.

При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот и подачу минутную , мм/мин которые находятся в следующем соотношении:

(29)

 

где – частота вращения фрезы, об/мин;

z– число зубьев фрезы.

 

Частота вращения фрезы определяется по формуле, об/мин:

 

(30)

 

Исходной величиной подачи при чистовом фрезеровании является величина ее на один зуб .

Согласно техническим требованиям по ГОСТ-24360–80 определяем параметры фрезы:

1) наружный диаметр фрезы мм;

2) толщина фрезы мм;

3) внутренний диаметр мм;

4) число зубьев фрезы .

Торцевая фреза изготовлена из стали Т15К6.

Выбираем мощность станка свыше 10 кВт и определяем, что мм, так как

 

Скорость резания

 

Скорость фрезерования – окружная скорость фрезы, м/мин:

 

, (31)

 

где – диаметр фрезы;

– ширина поверхности фрезерования;

– период стойкости;

– число зубьев фрезы;

– коэффициент;

, , , , , – показатели степени;

 

Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания определяется:

 

(32)

 

где – коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала;

– коэффициент, учитывающий качество состояния заготовки;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента.

, (33)

 

где МПа – предел прочности;

– показатель степени.

 

 

м/мин,

 

об/мин,

 

Сила резания

Главная составляющая силы резания при фрезерование – окружная сила, Н

(34)

 

где – диаметр фрезы;

– ширина поверхности фрезерования;

– период стойкости;

– число зубьев фрезы;

– коэффициент;

, , , , , – показатели степени;

 

Показатель степени n при определении окружной силы резания при фрезеровании равен 0,3.

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого металла определяется по формуле:

(35)

где МПа – предел прочности;

– показатель степени.

 

 

 

Н.

 

Крутящий момент рассчитывается по формуле:

 

(36)

где D – диаметр фрезы.

 

Н·м.

 

Рассчитаем мощность резания (эффективную) кВт:

 

(37)

 

кВт.

 

Для механической обработки будем использовать тот же станок что и при предварительной механической обработке.

 

 

8.2 Контроль размеров после механической обработки.

 

Готовую надрессорную балку после ремонта проверяют шаблонами бригадир ресурсосберегающего отделения и дефектоскопист на наличие трещин, которые могли проявиться при нагреве балки в процессе наплавки.

Для измерения углов наклона боковых плоскостей и для контроля размера опорных призм надрессорной балки применяется шаблон НЕ Т 914.05.000.

 

8.3 Алгоритм технологии восстановления

 

 

Рисунок 18 – Схема алгоритма технологии восстановления детали.

 

Осмотр и ремонт надрессорной балки проводят после обмывки или тщательной очистки. Опорные поверхности балки очищают до металлического блеска.

При осмотре надрессорной балки определяют целостность верхних, нижних, вертикальных поясов и колонки при их наличии, опорной части подпятникого места, исправность приливов для колпака скользуна и износ трущихся поверхностей.

После разборки тележки надрессорную балку осмотреть на кантователе с поворотом на 360⁰ для выявления видимых трещин.

После осмотра надрессорной балки в составе рамы тележки произвести ее дефектоскопирование средствами неразрушающего контроля.

Контроль надрессорных балок в составе тележек проводят способом остаточной намагниченности на дефектоскопе ДФ–105. Намагничивают надрессорную балку на намагничивающем устройстве МСН–10.

Надрессорная балка бракуется в результате выявления следующих неисправностей: поперечные и наклонные трещины верхнего, среднего и нижнего пояса; трещины любой конфигурации опорной поверхности подпятника суммарной длиной более 250 мм; трещины внутреннего и наружного бурта подпятника, выходящие на сопряженные поверхности; трещины поперечные и наклонные, выходящие на внутреннюю полость наклонной плоскости. надрессорная балка также бракуется по следующим литейным дефектам: раковины трещиновидные нижнего пояса глубиной более 7 мм; раковины трещиновидные боковой стенки и верхнего пояса длиной более 30 мм и глубиной более 7 мм.

Наклонные плоскости надрессорной балки ремонтируются только износостойкой наплавкой. Постановка износостойких пластин и их приварка к наклонным плоскостям запрещена из–за их отколов и трещин в эксплуатации.

Далее надрессорная балка с помощью кран-балки поступает на фрезерный станок для обработки наклонных плоскостей под наплавку. Это связано с неравномерным износом наклонных плоскостей во время движения вагона.

После обработки надрессорная балка подается на стенд для наплавочных электросварочных работ, где производится наплавка наклонных плоскостей. Наплавка наклонных плоскостей должна проводиться с учетом припуска на последующую механическую обработку.

Далее надрессорная балка кран–балкой устанавливается на фрезерный станок для обработки наклонных плоскостей.

Готовую надрессорную балку после ремонта проверяют шаблонами бригадир ресурсосберегающего отделения и дефектоскопист на наличие трещин, которые могли проявиться при нагреве балки в процессе наплавки.

Соответствующую всем необходимым требованиям надрессорную балку кран–балкой фрезеровщик укладывает на технологическую тележку. Готовая надрессорная балка подается на позицию сборки в тележечный участок.