Спутниковые технологии посадки – основа безопасности полетов вертолетов

Спутниковые технологии посадки – основа безопасности полетов вертолетов

Радионавигационное обеспечение полетов – одно из основных направлений решения задач повышения безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС). Использование инструментальных средств посадки позволяет существенно снизить метеоминимум и в десятки раз уменьшить вероятность авиационных происшествий на самом аварийно-опасном этапе полета – заходе на посадку, где происходит до 70% всех происшествий.

Со второй половины прошлого века основным средством обеспечения заходов на посадку являются системы метрового диапазона радиоволн типа ILS, которые установлены на многих крупных аэродромах. А в это же время значительная часть ВС эксплуатируется на аэродромах и посадочных площадках, оснащение которых системами типа ILS не планируется как по техническим (нет места для размещения), так и по экономическим (высокая стоимость) причинам.

Единственной реальной альтернативой для эффективного и оперативного решения проблемы повышения БП является обеспечение их инструментальными системами спутниковой посадки, получившими в международной практике обозначение GLS – Global Landing System. Использование других инструментальных систем (микроволновые системы посадки – MLS, посадочные радиолокаторы – ПРЛ, многодальномерные системы, оптические, телевизионные, инфракрасные системы и т.д.) имеет существенные ограничения либо по эксплуатационно-техническим параметрам, либо по стоимости.

Внедрение GLS для повышения БП ВС обусловлено следующими обстоятельствами:

• в авиации накоплен значительный положительный опыт практического использования глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС): американской GPS и российской ГЛОНАСС;
• международная организация гражданской авиации (ИКАО) рассматривает ГНСС как стандартное радионавигационное средство для решения конкретных задач самолетовождения; при управлении воздушным движением с использованием режима автоматического зависимого наблюдения (АЗН-В).
• разработана концепция функциональных дополнений ГНСС наземного (GBAS) и космического (SBAS) базирования, использование которых позволяет перевести ГНСС в ранг основного средства для обеспечения навигации в зоне аэропорта: при «неточном» (NPA) и точном заходе на посадку; при наземной навигации в аэропорту;
• разработаны и прошли апробацию стандарты для сертификации GLS с использованием GBAS и SBAS;
• в России действует Федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС в 2012-2020 годах», целью которой является массовое внедрение отечественных навигационных технологий и гарантированное предоставление потребителям навигационных услуг.

Крупнейшие авиапроизводители (Boeing, Airbus, Embraer, Sikorsky, Миль и др.) оснащают свои воздушные суда оборудованием, обеспечивающим инструментальный заход на посадку с использованием GLS.

К концу 2012 года более чем в 100 аэропортах мира и более чем в 50 аэропортах России размещены наземные системы функционального дополнения ГНСС для поддержки инструментальных заходов на посадку в соответствии с требованиями 1 категории ИКАО.

В России ЛККС в настоящее время изготавливает и устанавливает компания «НППФ «Спектр» (Москва). Производимые именно этой компанией наземные станции GBAS типа ЛККС-А-2000 эффективно функционируют в 50 аэропортах России. Бортовое сертифицированное оборудование GLS (АПДД и БМС-Индикатор) производит компания «ВНИИРА-Навигатор» (Санкт-Петербург). Производимая аппаратура в полном объеме выполняет функции по поддержанию операций по I категории посадки.

Общая идеология построения GLS основана на использовании концепции дифференциальных подсистем и заключается в следующем: в точке расположения приемных антенн ЛККС, координаты которых в геодезической системе координат WGS-84 определены с высокой точностью, осуществляется прием и обработка сигналов ГНСС и формирование корректирующей информации. Затем полученная информация по каналу связи «земля-борт» передается в бортовое оборудование GLS, где используется для исключения ошибок измерений. В настоящее время погрешность определения координат ВС в бортовом оборудовании GLS не превышает 1 м с вероятностью 0.95.

Ввиду того, что GLS предназначена для обеспечения посадки по I категории ИКАО, а в дальнейшем и для более высоких категорий, то при построении радиоканала передачи дифференциальных данных «земля-борт» большое внимание уделяется вопросам помехозащищенности и помехоустойчивости этого канала.

Построение наземной подсистемы GLS (ЛККС) зависит от множества разнообразных факторов, определяемых как характеристиками места ее размещения, так и прогнозируемым режимом ее использования. Но, в любом случае, в составе ЛККС будет присутствовать модуль опорных приемников и передатчик VDB (высокочастотный цифровой передатчик). Передатчик VDB обеспечивает получение данных и поправок к дальномерным сигналам ГНСС посредством передачи цифровых данных в диапазоне частот 108…118 МГц с разделением каналов в 25 кГц. Область действия простирается на расстояние не менее 37 км от места расположения передатчика.

В общем случае структура бортового оборудования GLS зависит от структуры бортового комплекса ВС. Например, в качестве антенны бортового оборудования GLS может использоваться курсовая антенна системы инструментальной посадки ILS, а в качестве органов управления и индикации – пульт системы управления полетом ВС.

Основными функциями бортового оборудования GLS являются: прием сигналов ГНСС, прием и обработка сообщений ЛККС, выбор траектории захода на посадку (FAS), формирование параметров для точного наведения («ILS-подобных» сигналов), определение района точного захода на посадку (PAR), формирование навигационных параметров (координаты, скорости и время) и сигналов тревоги.

Основными преимуществами отечественных GLS являются:

1. Работа по двум навигационным спутниковым группировкам (ГЛОНАСС и GPS), что существенно повышает непрерывность обслуживания, эксплуатационную готовность, доступность и целостность.
2. Обслуживание точного захода на посадку со всех торцов на любых взлетно-посадочных полосах (ВПП), находящихся в зоне действия станции. Применение ILS требует установки отдельного комплекта аппаратуры для каждого торца ВПП.
3. Точность навигационного обслуживания в GLS не зависит от удаления ВС от ВПП и от станции в пределах установленной зоны для процедур посадки. В случае применения ILS точность навигационного обслуживания существенно зависит от удаления ВС от ВПП.
4. Траектория конечного участка захода на посадку (FAS), передаваемая на борт ВС по каналу VDB, не может быть искажена никакими внешними воздействиями, т.к. представляет собой набор коэффициентов, используемый для построения виртуальной пространственной линии, относительно которой бортовая подсистема осуществляет наведение. В системе ILS посадочная глиссада может быть искажена внешними воздействиями, влияющими на распространение радиоволн.
5. GLS обеспечивает навигационное обслуживание всех ВС, находящихся в ее зоне действия. Подходит для посадочных и маршрутных процедур, в том числе полет по маршрутам RNAV, P-RNAV, стандартным траекториям прибытия (SID) и вылета (STAR), начальный и промежуточный участки траектории захода на посадку, послепосадочный пробег, разбег, взлет и уход на второй круг, а также для навигации на аэродроме.
   ILS, в свою очередь, обеспечивает обслуживание исключительно посадочных процедур.
6. Применение GLS не требует размещения ЛККС на осевой линии ВПП или вблизи ВПП, что исключает влияние впереди идущего ВС на прием посадочных данных сзади идущим ВС и снижает требования к пространственному разделению ВС при посадке по сравнению с ILS.
7. Экономическими преимуществами GLS являются отсутствие зависимости от подстилающей поверхности и соответствующих периодических сезонных работ, стоимость аппаратуры, затраты на размещение.

Расходы на испытания и обслуживание GLS при вводе в эксплуатацию в несколько раз ниже, чем для ILS.

Высокая точность спутниковой навигации с применением данных GLS обеспечивает возможность сокращения протяженности линии пути и полетного времени (сокращение расхода топлива), снижение минимумов эшелонирования при реализации полетов по схемам SID, STAR, P-RNAV, RNP RNAV.

На рисунке 1 представлен БМС-Индикатор, который в бортовой подсистеме GLS выполняет функции навигации, определения местоположения и управления, а на рисунке 2 изображена аппаратура приема и преобразования дифференциальных данных (АПДД), которая, по сути, является бортовым приемником VDB.

АПДД и БМС, входящие в состав системы посадки, успешно показали себя в различных испытаниях. C помощью БМС в 2007 году осуществлен полет в Антарктиду по маршруту: Санкт-Петербург – Найроби – Кейптаун – Новолазаревская. На борту проводилась оценка автоматического самолетовождения при полетах в условиях зональной навигации RNP-5 Европейского региона и Южной Африки. БМС не только обеспечивал уверенный прием и сопровождение сигналов спутников системы ГЛОНАСС и GPS на протяжении всего полета, но и продемонстрировал в высоких широтах преимущество российской системы ГЛОНАСС над американской системой GPS.

В рамках этого же полета был получен еще один впечатляющий результат во время проверки режима некатегорированного захода на посадку. При отсутствии наземной информационной поддержки (ЛККС) расчетная траектория БМС до высоты 100 м полностью соответствовала показаниям индикатора системы инструментальной посадки (ILS).

Посадка в Антарктиде и последующая успешная подконтрольная эксплуатация системы совместно с ЛККС в течение всего периода навигации является доказательством не только отличной работоспособности, но и показателем востребованности данного типа аппаратуры особенно на необорудованных аэродромах и в сложных метеоусловиях. Полеты, выполненные профессионалами из ГосНИИ ГА, полностью подтвердили высокую точность определения навигационных координат системой.

После прохождения летных проверочных полетов на самолетах Як-42 и эксплуатации в Антарктиде на Ил-76 аппаратура превосходно показала себя на испытаниях в ЗАО «АК Авиашельф» (а/п Ноглики) на вертолете Ми-8МТВ1. Специалисты МВЗ М.Л.Миля и ведущие сотрудники ГОСНИИ АН и ГОСНИИ АС, участвующие в испытаниях, подтвердили отличную работу и уникальность системы.

Кроме крайней необходимости в функции категорированной посадки перед авиакомпаниями стоит не менее важная задача – снижение метеоминимума. В таких районах, как Штокманское месторождение, где большую часть суток преобладает морской туман, на крайнем севере, где полярная ночь длится полгода, решение этой задачи является жизненно необходимым. Снижение метеоминимума автоматически влечет за собой уменьшение расхода топлива и повышение безопасности полетов, что, безусловно, является ключевой задачей.

Крупный разработчик навигационно-посадочной аппаратуры и средств управления полетом, компания ВНИИРА-Навигатор, на текущий момент проводит сертификацию бортового оборудования GLS (ССП-1), которое является модернизацией изделия АПДД. По внешнему виду ССП-1 полностью соответствует изделию АПДД, однако в отличие от последнего, способно в полном объеме выполнять функции бортового оборудования GLS. Достигается путем встраивания в изделие АПДД приемника ГНСС (GPS/ГЛОНАСС).

Заключение

В настоящее время использование систем спутниковой посадки GLS является практически единственным способом повышения безопасности вертолетовождения. Ведущие производители авиационной техники включают системы GLS в перспективные навигационно-посадочные комплексы ВС.

В России активно поддерживают мировой тренд использования систем GLS для оборудования аэродромов и воздушных судов. В настоящее время можно с гордостью заявить, что в России серийно производится все необходимое оборудование GLS для оснащения аэродромов, посадочных площадок и вертолетов.

Вертолет МИ8-МТВ1. (Фото Олега Чаплина).

Заход на посадку по ССП.

С.В. Бабуров, О.И. Саута, Е.Б. Купчинский.

Журнал Крылья родины. Номер 7-8.

Сотрудники фирмы ЗАО "ВНИИРА-Навигатор" более полувека занимаются созданием бортового оборудования для всех типов воздушных судов. Это системы навигации, посадки и безопасности полетов.

В настоящее время одной из ключевых проблем, сдерживающих дальнейший рост объемов международных авиаперевозок, является проблема управления воздушным движением — ATM (Air Traffic Management). В то же время, развитие ATM невозможно без решения проблем связи, навигации и наблюдения – CNS (Сommunication, Navigation, Surveillance).

Данный тип обеспечивает высокую точность

Товары

Услуги

Полезная информация

• Главная ::
• Магнитный контроль ::
• Магнитные толщиномеры покрытый ::
• Магнитные толщиномеры – виды, возможности, недостатки

Магнитные толщиномеры – виды, возможности, недостатки

Магнитные толщиномеры предназначены для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании. В отличие от вихретоковых они как правило позволяют, измерять в равной степени толщину и диэлектрических, и электропроводящих покрытий. Наиболее часто магнитные толщиномеры применяются для таких сочетаний основания и покрытия как изоляция на стальных трубах, краска на стали, хром на стали и т.д. Недопустимыми сочетаниями для магнитных толщиномеров являются краска на алюминии, краска на дереве или пластике, незастывшая краска. По принципу действия все магнитные толщиномеры можно подразделить на три группы: 1) пондеромоторного действия, 2) индукционные; 3) магнитостатические.

Пондеромоторный метод основан на регистрации силы отрыва постоянного магнита или сердечника электромагнита от поверхности изделия и на оценке толщины контролируемого покрытия по значению этой силы. В первом случае сила определяется при помощи пружинных динамометров, во втором – по изменению тока намагничивания. Часть приборов работающих по данному принципу, особенно стационарного типа, уже потеряла практический интерес, так ка в последние годы были разработаны более совершенные устройства. Из приборов данной группы, сохранивших актуальность в настоящее время, следует выделить миниатюрные толщиномеры, которые работают по методу прямого отрыва (по ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007). Таких толщиномеров два типа:

• карандашного типа. Суть их работы заключается в притяжении измерительного магнита к ферромагнитной поверхности через покрытие. Сила притяжения магнита зависит от толщины покрытия. Данная зависимость механически конвертируется в толщину покрытия на стрелочном индикаторе.
• рычажного типа, конструкция которых обеспечивает компенсацию веса магнита в любом положении. Приборы рычажного типа позволяют осуществлять контроль различных немагнитных покрытий, с толщиной до 10 мм. По сравнению с толщиномерами карандашного типа они обеспечивают более высокую точность измерений, особенно при контроле покрытий на изделиях с плоской поверхностью. Применение этих приборов для измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы затруднено. (на фото толщиномер покрытий MikroTest немецкой компании ElektroPhysik.

К общим недостаткам всех магнитно-отрывных толщиномеров с постоянным магнитом следует отнести изнашивание наконечника магнита, которое влияет на градуирование прибора, и загрязнение магнита различными веществами или ферромагнитными опилками. Кроме того, серьезным недостатком является эффект механического прилипания магнита к поверхности, а при контроле мягких покрытий, например, лакокрасочных, — проникновение магнита в покрытие. Необходимо также отметить, что используемые в приборах пружины в процессе эксплуатации изменяют упругие характеристики. Перечисленные факторы могут привести к дополнительным погрешностям измерений, значительно превосходящим значение основной погрешности, предусмотренной техническими условиями на прибор. Это требует тщательной подготовки таких толщиномеров к работе и, при необходимости, своевременного ввода соответствующих поправок.

Индукционные толщиномеры не имеют большинства недостатков пондеромоторного метода и получили наиболее широкое распространение среди толщиномеров магнитного типа. Принцип их действия основан на измерении изменений магнитного сопротивления цепи, состоящей из ферромагнитной основы изделия, измерительного преобразователя и немагнитного зазора между ними, соответствующего толщине покрытия. Индукционный измерительный преобразователь запитывается синусоидальным током. По сравнению с толщиномерами пондеромоторного действия индукционные толщиномеры обладают значительно более высокой точностью измерений (обычно 3% измеряемого значения), процесс измерения в них идет практически непрерывно, что значительно его упрощает и ускоряет.

Магнитостатические толщиномеры – третья группа магнитных толщиномеров. Принцип их действия основан на определении напряженности магнитного поля в зазоре между постоянным магнитом (или электромагнитом) и ферромагнитным материалом основы. В большинстве магнитных толщиномеров используется двухполюсная магнитная система с постоянными стержневыми и П-образными магнитами. Простейшими приборами такого типа являются толщиномеры, в которых сочетается применение П-образного магнита и механической магнитоуравновешенной системы, расположенной в межполюсном пространстве магнита.

На фото магнитный магнитостатический толщиномер ElektroPhysik MiniTest FH-7400

Магнитостатические толщиномеры имеют более простую схемную реализацию и более технологичный в исполнении измерительный преобразователь (отсутствует необходимость намотки катушек), это делает их развитие более перспективным по сравнению с индукционными толщиномерами. Другим важным преимуществом магнитостатических толщиномеров является отсутствие переменного магнитного поля, создаваемого измерительным преобразователем и приводящего к потерям на вихревые токи при контроле электропроводящих немагнитных покрытий. При имеющихся преимуществах двухполюсных систем они имеют недостатки. Такие толщиномеры чувствительны к анизотропии свойств и к шероховатости ферромагнитного основания; кроме того, при их использовании необходимо обеспечивать одинаковый и надежный контакт полюсов преобразователя с контролируемой поверхностью.

При работе с магнитными толщиномерами необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на результаты измерений: колебания магнитных свойств покрытия или основы, состояние поверхности, форму изделия и др. В значительной мере влияние этих факторов обусловлено размерами и формой магнита, топографией и напряженностью магнитного поля. В связи с возросшими требованиями к точности и надежности производственного контроля толщины покрытий резко возросли требования к их поверке и калибровке. Для метрологического обеспечения толщинометрии покрытий производятся специальные образцы с разными сочетаниями материалов покрытия и основы. Большое число вновь разрабатываемых и применяемых материалов исключает возможность серийного выпуска всей гаммы эталонных образцов, поэтому важнейшей задачей, стоящей перед разработчиками приборов магнитной толщинометрии, является создание безобразцового метода измерения толщины покрытий. Для проведения толщинометрии покрытий на опасных производственных объектах необходима аттестация по магнитному методу неразрушающего контроля.

Патрон токарный

Токарный патрон – это основной элемент оснастки токарного станка, зажимное устройство обеспечивающее фиксацию заготовок на шпинделе. Применение патронов позволяет производить обработку на высоких скоростях вращения, обеспечивает точность установки и необходимое усилие зажима.

Данный элемент оснастки изготавливается из прочных марок чугуна или закаленной инструментальной стали, имеет различные варианты исполнения, обеспечивающие широкие возможности обработки деталей различной конфигурации.

Назначение и основные параметры

Токарный патрон является одним из основных элементов техоснастки и необходим для надежного крепления заготовок различного размера и формы на шпиндель. Высокая точность зажима обеспечивает центрование и перпендикулярность поверхности оси обработки. Патрон необходим для проведения практически всех токарных операций, входит в обязательный комплект оснастки металлообрабатывающих ручных, полуавтоматических и автоматических станков.

Данный тип зажима устанавливается на переднюю бабку станка. Передача вращения осуществляется от электромотора через коробку передач и раздаточную коробку. Для обеспечения производства деталей необходимо несколько токарных патронов, которые подбираются с учетом основных эксплуатационных и технических параметров:

• Вариант исполнения и количество кулачков (зажимных элементов) – определяет возможность фиксации того или иного типа заготовок, расположение кулачков, возможность установки нескольких заготовок.
• Рабочий диаметр патрона. Это наружный размер, диаметр присоединительного пояска, а также расположение и параметры крепежных отверстий.
• Параметры заготовки. Необходимо учесть наибольший и наименьший диаметры, учесть способ крепления – наружный или внутренний через обратные кулачки. Также необходимо учесть и допустимую массу детали.
• Диаметр отверстия в корпусе патрона. Необходим при обработке длинного прутка.
• Максимальное значение частот вращения.

Основные варианты конструкции

Токарные патроны изготавливаются из прочного чугуна маркой не менее СЧ-30 или инструментальных марок стали прочностью не менее 500 МПа.

Существуют различные варианты конструкции токарных патронов, остановимся на наиболее часто используемых в современном производстве:

• Патрон рычажный. Зажим происходит благодаря смещению кулачков с зажимами благодаря действию двухплечевого рычага. Основной характеристикой является количество кулачков и степень смещения на рабочем диске. К недостаткам можно отнести сложность настройки, особенно при проведении нетиповых операций. Кулачки могут настраиваться путем одновременного смещения посредством ключа или отдельной регулировкой каждого зажима. Данный тип оснастки, как правило, применяется для черновой или получистовой обработки.

• Клиновые токарные патроны – это усовершенствованный вариант конструкции рычажного зажима. Высокую точность фиксации обеспечивает наличие собственного механического или пневмопривода для каждого кулачка. Имеет возможность фиксации заготовки со смещением относительно центра вращения, что позволяет производить обработку деталей сложной конфигурации.

• Мембранные токарные патроны. Обеспечивают наиболее высокую точность фиксации благодаря мембранам из упругого материала. Заготовка фиксируется путем отключения гидропривода, что приводит к расширению мембраны. Характерными особенностями конструкции является большое количество зажимов при сравнительно низком усилии сжатия. Поэтому основной сферой применения данного типа оснастки является чистовая обработка деталей на малых скоростях вращения.

Виды и классификация токарных патронов

Одним из основных параметров классификации патронов, определяющим возможности обработки тех или иных заготовок, является количество и конструкция кулачков. По количеству зажимов патроны подразделяются на:

• Двухкулачковые патроны. Оптимальны для зажима заготовок небольшого размера несимметричной формы – поковок, арматуры и т. д.
• Трёхкулачковые патроны самоцентрирующиеся. Используются для крепления заготовок круглой и шестигранной форм. Обеспечивает возможность быстрой центровки и фиксации.
• Четырехкулачковые патроны с независимой фиксацией зажимов. Данный тип оснастки применяется для установки заготовок прямоугольной и нессиметричной формы, квадратных прутков.
• Шестикулачковые патроны самоцентрирующиеся. Оптимальны для работы с тонкостенными деталями благодаря минимальному усилию смятия. Шесть кулачков обеспечивают равномерное распределение усилий сжатия.

По типу зажима кулачков патроны подразделяются на прямые и обратные. Первые обеспечивают зажим по наружной поверхности, обратные – по внутреннему отверстию. Применение обратных кулачков позволяет обработать всю поверхность детали.

По классу точности данный тип оснастки подразделяется на 5 ступеней:

• Н – нормальная;
• П – повышенная;
• В – высокая;
• А – особо высокая.

Основные размеры и обозначения

Если взять наиболее распространенные трехкулачковые патроны (ГОСТ 2675-80) то действующим стандартом предусмотрено десять типоразмеров определяемых общим диаметром оснастки: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 и 630 мм (см. табл. 1)

В зависимости от способа установки на шпиндель оснастка подразделяется на три типа:

• С пояском и фиксацией посредством вспомогательного фланца (Тип 1);
• С фиксацией через фланец на конце шпинделя под поворотную шайбу (Тип 2);
• С фиксацией через фланец на конце шпинделя (Тип 3).

Существует единая система обозначений основных параметров патрона состоящая из 8 цифр и буквы указывающей класс точности оснастки. Воспользовавшись таблицей в ГОСТ 2675—80 по маркировке изделия можно определить:

• Количество зажимов;
• Диаметр изделия;
• Основные размеры;
• Тип крепления оснастки на шпиндель;
• Исполнение зажимов;
• Класс точности.

Так, например Патрон 7100—0032—П ГОСТ 2675—80 обозначает второй тип, диаметр 200 мм, монтаж на шпиндель с 5 условным размером, сборные кулачки и повышенный класс точности (П).

Действующие ГОСТы

Регулирует параметры токарных патронов ГОСТ 1654-86. В нём регламентируются технические условия патронов общего назначения. Также действует множество других стандартов. Так, самоцентрирующиеся 3-кулачковые патроны регулируются ГОСТ 2675-80. На двухкулачковые зажимы с самостоятельной центровкой действует ГОСТ 14903-69.

Обработка отверстий

На вертикально-сверлильных и координатно-­расточных станках получают и обрабатывают цилиндрические, конические, резьбовые и ступенчатые отверстия (как правило, в заготовках, не являющихся телами вращения). Отверстия в деталях имеют различное служебное назначение. Их используют для соединения деталей в узлы, установки крепежных элементов (болтов, винтов, штифтов, шпилек, шайб) и т.д.

Характеристика видов лезвийной обработки отверстий

На сверлильных и расточных станках для изготовления отверстий используют разные виды лезвийной обработки (Рис.1; Рис.2): сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, зенкование, цекование, снятие фасок, растачивание, нарезание резьбы и др.

Сверление. Применяют для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале заготовки спиральным сверлом. При этом диаметр обрабатываемых отверстий обычно не превышает 15 мм. Формообразование поверхностей при сверлении (Рис.1, а) осуществ­ляется двумя движениями, которые сообщаются инструменту: вращательным и поступательным. Вращение инструмента является главным движением резания D_r и кинематически воспроизводит направляющую окружность 2. Непрерывное прямолинейное движение инструмента в вертикальной плоскости является движением подачи ВSD и воспроизводит образующую 1.

За скорость главного движения резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки инструмента, наиболее удаленной от оси сверла:

v = πdn /(60.1000) м/с,

где d – диаметр спирального сверла, мм; n – частота вращения режущего инструмента, мин -­1 .

Подачей S_В, мм/об, при сверлении называют перемещение сверла в вертикальной плоскости за один его оборот.

При сверлении отверстия в сплошном материале глубина резания t, мм, равна половине диаметра сверла. Ее измеряют в плоскости, перпендикулярной направлению подачи: t = d / 2.

Просверленные отверстия имеют параметр шероховатости Ra = 5. 16 мкм и точность, соответствующую 12. 14­му квалитету. Большая сила резания, смятие (а не резание) при сверлении из-­за поперечной режущей кромки сверла, а также не жесткость сверла, его консольное закрепление приводят к тому, что даже малые неточности в заточке, отклонения от симметричности конструкции режущей части могут вызвать увод оси сверла (при глубине сверления L ≥ 5d) и «разбивку» отверстия (увеличение его диаметра по сравнению с диаметром сверла). Для спиральных сверл «разбивка» составляет 1% от диаметра сверла. Поэтому отверстия, полученные сверлением, как правило, имеют, отклонения формы в продольном и поперечном сечениях, а также отклонение расположения оси отверстия от базовых поверхностей изделия. Просверленные отверстия обычно используют для болтовых соединений либо для последующего нарезания резьбы.

Рассверливание. Вид обработки, предназначенный для увеличения диаметра ранее просверленного отверстия (Рис.2 а), спиральным сверлом большего диаметра (более 15 мм). Параметры шероховатости и точности такие же как при сверлении. Глубина резания при рассверливании:

где D – диаметр инструмента, мм; d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

Зенкерование. Применяют для обработки глухих и сквозных отверстий, предварительно подготовленных сверлением либо полученных в заготовках литьем, ковкой или штамповкой (Рис.2 б). Различают черновое и чистовое зенкерование. Обработку выполняют многолезвийным инструментом – зенкером. По сравнению со сверлом зенкер имеет большее число режущих лезвий и большую жесткость. Меньшая глубина и меньшая сила резания позволяет получить отверстие более точное по геометрической форме и размерам (8. 12 квалитет точности) и шероховатость обработанной поверхности Ra = 3,2. 10 мкм.

Развертывание. Применяют для окончательной обработки цилиндрических и конических отверстий (Рис.2 в), обычно после зенкерования или растачивания. Различают следующие виды развертывания: черновое (нормальное), чистовое (точное) и тонкое. При развертывании достигается точность, соответствующая 6. 9­му квалитету, и шероховатость Ra = 0,32. 1,25 мкм. Развертывание осуществляют развертками, представляющими собой многолезвийный инструмент с четным числом режущих лезвий. Стандартные цельные машинные развертки в зависимости от их диаметра имеют 6. 14 режущих лезвий. Например, если диаметр развертки не превышает 10 мм число лезвий равно 6, у разверток диаметром 11. 19 мм число лезвий равно 8 и т.д. Большое число режущих лезвий, малые толщины среза (глубина резания t= 0,1. 0,4 мм) и наличие калибрующей части обеспечивают высокую точность обработки.

При зенкеровании и развертывании глубина резания t = (D ­ d) / 2.

Зенкование. Применяют для получения конических и цилиндрических углублений под головки винтов и болтов, в предварительно обработанных отверстиях (Рис.2 г, д). Обработку выполняют зенкерами и зенковками.

Цекование. Используют для обработки плоских поверхностей со стороны торца отверстия, которые служат опорными поверхностями под крепежные детали. Этот вид обработки обеспечивает перпендикулярность оси отверстия к опорной поверхности. Обработку осуществляют зенковкой­-подрезкой, цековкой (Рис.2 е).

Нарезание резьбы. Машинный способ (на станках) применяют для нарезания резьбы треугольного профиля всех размеров в сквозных и глухих отверстиях. Обработка осуществляется машинными или машинно­-ручными метчиками (Рис.2 ж).

Растачивание. Как правило, применяют для обработки отверстий больших размеров (более 40 мм), предварительно подготовленных сверлением либо полученных в заготовках литьем, ковкой или штамповкой, а также отверстий нестандартных размеров, для которых отсутствует осевой инструмент. Наиболее часто растачивание используют для обработки отверстий в корпусных деталях. Обработку выполняют расточными резцами с одним лезвием или многолезвийным инструментом (пластинчатые резцы и др.). Растачивание используется как предварительная обработка заготовок (параметр шероховатости Ra = 6,3. 12,5 мкм и точность по 10. 13­му квалитету) и как окончательная (параметр шероховатости Ra = 0,2. 0,8 мкм и точность по 5. 7­му квалитету).

Формообразование при растачивании осуществляется по методу следов: направляющая окружность 2 воспроизводится вращательным движением инструмента, которое является главным движением резания и определяет скорость резания v. Поступательное движение инструмента (движение подачи) воспроизводит прямую –образующую 1.

Технологическое оборудование и его назначение

На вертикально­-сверлильном станке выполняют обработку отверстий невысокой точности сверлением, рассверливанием, зенкерованием, развертыванием, зенкованием, цекованием и нарезанием резьбы.

На координатно­-расточном станке, как правило, выполняют растачивание высокоточных отверстий, центры которых строго координированы относительно базовых поверхностей заготовок, а также обработку осевым инструментом: зенкерование, развертывание, зенкование, цекование и др. Кроме того, на станке можно выполнить разметку, контроль линейных размеров обработанных поверхностей и межцентровых расстояний. Координатно-­расточной станок позволяет обрабатывать корпусные детали.

Основные узлы вертикально-сверлильного станка модели 2Н125.

На фундаментной плите 1 (Рис.3) закреплена колонна 3, на вертикальных направляющих которой установлены стол 2 и сверлильная головка 6. Стол и сверлильная головка могут перемещаться по направляющим колонны. В сверлильной головке расположен шпиндель, в котором устанавливают режущий инструмент. Коробка подач 4 и коробка скоростей 5, изменяют вертикальную подачу и частоту вращения шпинделя соответственно.

Основные узлы координатно-расточного станка модели 2Б440А.

На станине станка 1 (Рис.4) жестко закреплена стойка 2 с расточной головкой 3. По направляющим станины в продольном направлении перемещаются салазки 6, по верхней части которых в поперечном направлении движется стол 5. Стол и салазки оснащены направляющими качения. На станке имеется оптическая система отсчета перемещений стола и салазок, обеспечивающая гарантированную точность установки их координат (0,004 мм). В расточной головке расположены коробка скоростей и привод вертикальной подачи шпинделя 4.

Установка заготовок и режущих инструментов на станках

При обработке на вертикально-­сверлильных и координатно-­расточных станках заготовки устанавливают и закрепляют на столе станка с помощью универсальных или специальных приспособлений (Рис.5). Способ закрепления заготовки выбирают в зависимости от ее формы и размера.

Прижимные планки применяют при закреплении заготовок сложной формы или больших габаритных размеров в условиях единичного изготовления деталей (Рис.5 а). При обработке сквозных отверстий заготовку устанавливают на подкладки, что обеспечивает свободный выход инструмента из отверстия.

Установку на призме и закрепление струбциной (или прижимными планками) применяют при обработке отверстий на цилиндрической поверхности заготовки типа вала (Рис.5 б). Длинные заготовки (например, валы) устанавливают на две призмы. Машинные тиски используют для установки и закрепления заготовок небольших размеров с плоскими торцами (Рис.5 в). При обработке сквозных отверстий заготовку в машинных тисках устанавливают на подкладки.

Закрепление в трехкулачковом патроне применяют при обработке отверстий в торцах заготовках, имеющих цилиндрическую форму (Рис.5 г). Патрон крепят на столе станка.

На вертикально-­сверлильном станке при установке заготовки необходимо обеспечить совпадение оси вращения шпинделя с осью обрабатываемого отверстия. Это достигается совмещением вершины сверла с размеченным и накерненным центром отверстия перемещением заготовки по столу станка.

На координатно-­расточном станке для установки стола с закрепленной заготовкой в положение, при котором базовая исходная точка совпадает с осью шпинделя, применяют центроискатель, а также оптические устройства отсчета координат перемещения стола и салазок. Это обеспечивает изготовление отверстий с высокой точностью межосевых расстояний (до 0,004 мм) и высокой точностью их формы.

Способ установки режущего инструмента на вертикально­-сверлильном станке зависит от формы хвостовика и условий работы. Инструменты с коническим хвостовиком 1 устанавливают непосредственно в шпиндель 2 станка (Рис.6 а) или с помощью переходных конических втулок 3 (Рис.6 б), если размер конуса хвостовика инструмента меньше размера конического отверстия шпинделя. Инструмент с цилиндрическим хвостовиком 4 устанавливают в цанговом 5 (Рис.6 в) или кулачковом 6 (Рис.6. г) сверлильных патронах. При необходимости последовательной смены инструментов используют быстросменные патроны 7 (Рис.6 д).

Развертку закрепляют в качающемся, плавающем или самоустанавливающемся патронах, которые во время работы позволяют инструменту свободно устанавливаться по отверстию и иметь точное направление. При нарезании резьбы в сквозных отверстиях метчики крепят в быстросменном, качающемся и плавающем патронах, а в глухих отверстиях – в предохранительном патроне.

На координатно-­расточном станке режущий инструмент (сверло, зенкер и т.п.) с коническим хвостовиком 1 (Рис.7) устанавливают в шпинделе станка 2 в переходных втулках 3 (Рис.7 а, б), а с цилиндрическим хвостовиком 4 – в державке с цанговым зажимом 5 (Рис.7 в).

Расточные резцы 1 (Рис.8) на координатно­-расточном станке устанавливают в консольных державках 3, закрепленных в шпинделе 2, с наклонной (Рис.8 а) или прямой (Рис.8 б) установкой резца, а также в универсальном резцедержателе, конструкция которого позволяет осуществить механическую подачу в радиальном направлении во время вращения шпинделя.

Интернет-магазин TOOLSUA предлгает качественный инструмент самой различной номенклатуры и производителей. На нашем сайте Вы можете найти металлорежущий инструмент, токарные патроны, слесарный, абразивный инструмент и многое другое. Все инструменты изготовлены в соответствие с ГОСТ.