RU2031392C1

RU2031392C1 - Machine for measuring hardness

Info

Publication number: RU2031392C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Петрович Ярмицкий; Марк Исаакович Фейгин; Аркадий Андреевич Конышев; Сергей Александрович Королев; Александр Борисович Калинин; Владимир Яковлевич Ободан; Ефим Натан-Анатольевич Бердянский; Илья Григорьевич Нейштадт; Владимир Павлович Монахов; Галина Павловна Баринова; Борис Федорович Антипов; Николай Григорьевич Мирошниченко; Лев Михайлович Школьник; Юрий Михайлович Парышев
Original assignee: Выксунский металлургический завод
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: mechanical testing of materials. SUBSTANCE: machine has unit to fixing wheel during preparation of surface and carrying test operation out. Unit for fixing wheel has hoisting-rotary table 2 mounted onto the base of walking-beam conveyer 3 and support frame 4 with adjusted rests 5, the frame is mounted onto the base of the conveyer 3 either. Unit also has device for preparing surface of tested wheel 6; the unit is mounted onto the common bed together with the base of walking-beam conveyer 3. The unit has inserted blade milling cutter provided with plain milling cutter 6 which moves at horizontal plane relatively bed 9 by means of movable table 10. Test head 11 is provided with vertical displacement drive 12; head 11 is mounted onto cutter 7. Unit also has electro-optic system 13 for measuring and processing imprint applied and to achieve measurement results in form of units of hardness. Walking-beam conveyer 3 is used for supplying and getting wheel out of machine. EFFECT: simplified design; widened functional capabilities. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, конкретно к измерениям твердости железнодорожных колес. The invention relates to mechanical testing of materials, specifically to measurements of hardness of railway wheels.

Известен прибор для испытания трубчатого материала на твердость [1], содержащий блок испытательной и фрезерной головок, приспособление для установки этих блоков в положение над обрабатываемой заготовкой, приспособление для захвата, установки и поддержки заготовки. Фрезерная головка снабжена приводом, а испытательная расположена рядом с фрезерной. Конструкция указанного прибора такова, что он не может быть использован для измерения твердости крупногабаритных изделий, в частности железнодорожных колес. A known device for testing tubular material for hardness [1], containing a block of test and milling heads, a device for installing these blocks in a position above the workpiece, a device for gripping, installing and supporting the workpiece. The milling head is equipped with a drive, and the test head is located next to the milling. The design of the specified device is such that it cannot be used to measure the hardness of large-sized products, in particular railway wheels.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для испытания твердости [2], включающее основную раму для приема металлического колеса, регулируемые средства захвата для закрепления колеса на основной раме, средства шлифовки, устройство для измерения твердости и устройство для анализа результатов. The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is a hardness testing device [2], comprising a main frame for receiving a metal wheel, adjustable gripping means for securing the wheel on the main frame, grinding means, a device for measuring hardness and a device for analyzing the results.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с ориентацией колеса и его фиксацией в вертикальном положении. Для подготовки поверхности применено шлифовальное устройство с чувствительным элементом управления и механизмом перемещения шлифовального устройства в вертикальной плоскости во время обработки, что вызывает необходимость согласования работы шлифовального устройства с устройством для измерения твердости. A disadvantage of the known device is the design complexity associated with the orientation of the wheel and its fixation in a vertical position. To prepare the surface, a grinding device with a sensitive control element and a mechanism for moving the grinding device in a vertical plane during processing is used, which makes it necessary to coordinate the operation of the grinding device with a device for measuring hardness.

Недостатком известного устройства является также возможность измерения твердости только в одной точке колеса, и при необходимости более достоверной оценки твердости в известном устройстве следует вновь вводить колесо в устройство, повернуть его на необходимый угол. Кроме того, в известном устройстве необходимо периодически восстановление поверхности шлифовального круга. A disadvantage of the known device is also the ability to measure hardness at only one point on the wheel, and if necessary, a more reliable estimate of hardness in the known device should re-enter the wheel into the device, rotate it to the required angle. In addition, in the known device, it is necessary to periodically restore the surface of the grinding wheel.

Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей машины. The aim of the invention is to simplify the design and expand the technological capabilities of the machine.

Это достигается тем, что в машине для измерения твердости железнодорожных колес, содержащей основание, жестко связанную с основанием раму, средства подачи колеса, средства подготовки поверхности колеса, приспособление для измерения твердости, средства анализа результата измерения, средства фиксации колеса, средства подготовки поверхности колеса выполнены в виде цилиндрической фрезы, а средства фиксации колеса - в виде цилиндрических стержней, установленных с возможностью регулировки в направлении, перпендикулярном поверхности колеса, и жесткой фиксации относительно рамы. This is achieved by the fact that in a machine for measuring the hardness of railway wheels containing a base rigidly connected to the base of the frame, means for supplying a wheel, means for preparing the surface of the wheel, a device for measuring hardness, means for analyzing the measurement result, means for fixing the wheel, means for preparing the surface of the wheel in the form of a cylindrical cutter, and means of fixing the wheel in the form of cylindrical rods mounted with the possibility of adjustment in the direction perpendicular to the surface of the wheels And rigid fixation relative to the frame.

Для фиксации и поворота колеса машина снабжена подъемно-поворотным столом, установленным на основании, а средство анализа результатов выполнено в виде оптико-электронной системы. For fixing and turning the wheel, the machine is equipped with a lifting-rotary table mounted on the base, and the means of analyzing the results is made in the form of an optical-electronic system.

Использование цилиндрической фрезы обеспечивает необходимую чистоту поверхности, при этом не нарушая ее качества. Применение регулируемых упоров в виде цилиндрических стержней, установленных с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности колеса с подъемно-поворотным столом, обеспечивается жесткое закрепление колеса при подъеме. При этом размер между торцом цилиндрической фрезы и плоскостью обода колеса составит необходимую величину, равную толщине обезуглероженного слоя материала колеса, например 1. ..2 мм. Для изменения толщины снимаемого слоя проводится регулировка упоров по высоте. The use of a cylindrical cutter provides the necessary cleanliness of the surface, while not violating its quality. The use of adjustable stops in the form of cylindrical rods installed with the possibility of movement in the direction perpendicular to the surface of the wheel with a lifting-rotary table, provides a rigid fastening of the wheel when lifting. Moreover, the size between the end face of the cylindrical cutter and the plane of the wheel rim will be the required value equal to the thickness of the decarburized layer of the wheel material, for example 1. ..2 mm To change the thickness of the removed layer, the stops are adjusted in height.

Такое решение обеспечивает упрощение конструкции машины, а применение подъемно-поворотного стола позволяет не только фиксировать колесо при обработке относительно регулируемых упоров, но и производить несколько измерений по ободу колеса, что значительно расширяет технические возможности. This solution simplifies the design of the machine, and the use of a lifting-rotary table allows not only to fix the wheel during processing relative to adjustable stops, but also to make several measurements along the wheel rim, which greatly expands the technical capabilities.

Высокую точность анализа обеспечивает оптико-электронная система. The high accuracy of the analysis is provided by the optoelectronic system.

На чертеже изображена машина для измерения твердости, вид сбоку. The drawing shows a machine for measuring hardness, side view.

Машина содержит устройство 1 для фиксации колеса во время подготовки поверхности и проведения операции контроля, состоящее из подъемно-поворотного стола 2, смонтированного на основании шагающего конвейера 3, и опорой рамы 4 с регулируемыми упорами 5, смонтированными также на основании шагающего конвейера 3, устройство 6 для подготовки поверхности испытуемого колеса, установленного на общем фундаменте с основанием шагающего конвейера 3, состоящее из фрезерной головки 7 с цилиндрической фрезой 8, перемещающейся в горизонтальной плоскости относительно станины 9 с помощью подвижного стола 10, испытательную головку 11 с приводом 12 вертикального перемещения, смонтированную на фрезерной головке 7, оптико-электронную систему 13 обмера и обработки нанесенного отпечатка и получение результатов испытаний в виде единиц твердости по Бринеллю, Роквеллу и др., шагающий конвейер 3 для подачи и выдачи колеса 14 в машину. The machine contains a device 1 for fixing the wheel during surface preparation and the control operation, consisting of a lifting table 2 mounted on the basis of the walking conveyor 3, and a frame support 4 with adjustable stops 5 mounted also on the basis of the walking conveyor 3, device 6 for preparing the surface of the test wheel mounted on a common foundation with the base of the walking conveyor 3, consisting of a milling head 7 with a cylindrical mill 8, moving in a horizontal plane from regarding the bed 9 using a movable table 10, a test head 11 with a vertical drive 12 mounted on a milling head 7, an optoelectronic system 13 for measuring and processing the printed fingerprint and obtaining test results in the form of Brinell, Rockwell, etc. hardness units, walking conveyor 3 for feeding and dispensing the wheels 14 into the machine.

Машина работает следующим образом. The machine operates as follows.

Колесо 14 шагающим конвейером 3 перемещается в машину для измерения твердости. Подъемно-поворотный стол 2 совершает подъем колеса 14. При этом опорный конус 15 подъемно-поворотного стола 2 входит в отверстие колеса 14 и снимает его с опорных балок 16 шагающего конвейера 3. При подъеме колесо 14 доходит до регулируемых упоров 5 опорной рамы 4, фиксирующих колесо в положении относительно устройства 6 для подготовки поверхности таким образом, чтобы размер между торцом цилиндрической фрезы и плоскостью обода колеса составлял величину, равную толщине обезуглероженного слоя материала колеса, например, 1...2 мм. Wheel 14 walking conveyor 3 is moved into the machine for measuring hardness. The lifting-rotary table 2 lifts the wheel 14. In this case, the support cone 15 of the lifting-rotary table 2 enters the hole of the wheel 14 and removes it from the support beams 16 of the walking conveyor 3. When lifting, the wheel 14 reaches the adjustable stops 5 of the supporting frame 4, fixing the wheel in position relative to the surface preparation device 6 so that the size between the end face of the cylindrical cutter and the plane of the wheel rim is equal to the thickness of the decarburized layer of the wheel material, for example, 1 ... 2 mm.

Изменение глубины фрезерования осуществляется изменением высоты регулируемых упоров 5. Фрезерная головка 7, смонтированная на подвижном столе 10 устройства для подготовки поверхности 6, подводится относительно станины 9 со скоростью, превышающей скорость фрезерования (быстрый подвод), к ободу колеса 14, затем в режиме рабочего хода с помощью цилиндрической фрезы 8 и привода 17 фрезерует площадку для измерения твердости (снимает обезуглероженный слой на глубину 1+1 мм плоскости обода колеса). Changing the milling depth is carried out by changing the height of the adjustable stops 5. The milling head 7 mounted on the movable table 10 of the surface preparation device 6 is fed relative to the bed 9 at a speed exceeding the milling speed (fast approach) to the wheel rim 14, then in the working mode Using a cylindrical cutter 8 and a drive 17, a platform for measuring hardness is milled (removes the decarburized layer to a depth of 1 + 1 mm of the plane of the wheel rim).

После фрезерования подвижный стол 10 с фрезерной головкой 7 совершает ход в обратном направлении до тех пор, пока испытательная головка 11 не установится над обработанной площадкой. В этом положении подвижный стол 10 фиксируется. Испытательная головка 11, смонтированная на переднем фланце фрезерной головки 7, с помощью привода 12 выполняет динамический отпечаток нормированной энергией удара с помощью испытательного шарика 18 (или конуса). After milling, the movable table 10 with the milling head 7 moves in the opposite direction until the test head 11 is mounted above the treated area. In this position, the movable table 10 is fixed. The test head 11 mounted on the front flange of the milling head 7, using the drive 12 performs a dynamic imprint normalized impact energy using a test ball 18 (or cone).

Испытательная головка 11 возвращается в исходное положение. Подвижной стол 10 с фрезерной головкой 7 и испытательной головкой 11 возвращаются в исходное положение и открывают обработанную площадку с нанесенным отпечатком. Оптико-электронная система 17 с видеокамерой (на чертеже не показана), установленной на одной оси с центром динамического отпечатка, производит обмер отпечатка с дальнейшим переводом его в числовую индикацию твердости. The test head 11 is returned to its original position. The movable table 10 with the milling head 7 and the test head 11 are returned to their original position and open the processed area with a print. The optoelectronic system 17 with a video camera (not shown), mounted on the same axis as the center of the dynamic fingerprint, measures the fingerprint with its further translation into a numerical indication of hardness.

Для измерения твердости в другой точке обода колеса 14 подъемно-поворотный стол 2 совершает ход вниз на величину необходимого зазора между плоскостью обода колеса 14 и регулируемыми упорами 5 и опорными балками 16 шагающего конвейера 3. После чего опорный конус 15 подъемно-поворотного стола 2 поворачивает колесо 14 на необходимый угол в горизонтальной плоскости. После этого подъемно-поворотный стол 2 снова поднимает колесо 14 и прижимает его к регулируемым упорам 5 опорной рамы 4. To measure hardness at a different point on the wheel rim 14, the lifting-rotary table 2 moves downward by the amount of the necessary gap between the plane of the rim of the wheel 14 and the adjustable stops 5 and the supporting beams 16 of the walking conveyor 3. Then the supporting cone 15 of the lifting-rotary table 2 rotates the wheel 14 to the desired angle in the horizontal plane. After that, the lifting-rotary table 2 again raises the wheel 14 and presses it against the adjustable stops 5 of the supporting frame 4.

После получения результатов подъемно-поворотный стол 2 опускает колесо 14 на опорные балки 16 шагающего конвейера 3. Далее шагающим конвейером 3 колесо 14 выводится из машины. After receiving the results, the lifting-rotary table 2 lowers the wheel 14 onto the support beams 16 of the walking conveyor 3. Next, the walking conveyor 3 drives the wheel 14 out of the machine.

Claims

1. A machine for measuring the hardness of railway wheels, comprising a base rigidly connected to the base of the frame, means for supplying the wheel, means for preparing the surface of the wheel, a tool for measuring hardness, means for analyzing the measurement results and means for fixing the wheel, characterized in that the means for preparing the wheel surface are made in the form of a cylindrical cutter, the means for fixing the wheel are made in the form of cylindrical rods mounted with the possibility of adjustment in the direction perpendicular to the surface wheels and rigid fixation relative to the frame.

2. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a lifting-rotary table mounted on the base.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the means for analyzing the results are made in the form of an optical-electronic system.