AT11201U2 - Verfahren und vorrichtung zum reprofilieren mindestens des fahrspiegels einer schiene - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels (4) einer Schiene (1), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene (1), insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Umfangsfräsen, wobei zur Herstellung des gewünschten Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang mittels eines Schienenprofilfräsers (8) mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene (1) nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden, wobei die beiden äußeren Frässpuren im Querschnitt bogenförmig und die zwischen den äußeren liegenden Frässpuren im Querschnitt geradlinig verlaufen, so dass das Schienenkopf-Querschnittsprofil zwischen den äußeren Frässpuren nach der Art eines Polygonzuges ausgebildet ist, und nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels (4), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.

Claims (41)

  1. österreichisches Patentamt AT 11 201 U2 2010-06-15 sich in Längsrichtung der Schiene 1 erstreckende Frässpuren am Schienenkopf 3 einzufräsen, wodurch eine sehr hohe Genauigkeit des gefrästen Querschnittsprofiles erzielbar ist, d.h. eine sehr hohe Annäherung an das ideale Querschnittsprofi! des Schienenkopfes 3. Für gewisse Anforderungen genügen die mit dem erfindungsgemäßen Fräser 8 bzw. dem erfindungsgemäßen Fräsverfahren reprofilierten Schienenköpfe 3, ohne dass ein nachfolgendes Schleifen erforderlich ist, z.B. für nicht allzu hohe Fahrgeschwindigkeiten. Für höhere Anforderungen werden die gefrästen Spuren, wie weiteroben beschrieben, einem Schleifvorgang unterworfen. [0052] Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens liegt in der Vielzahl der nebeneinander liegenden Frässpuren, die in einem einzigen Arbeitsgang auf den Schienenkopf 3 gefräst werden können. Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Fräsverfahren mit dem erfindungsgemäßen Schleifverfahren kombiniert, wodurch sich ein hoher Materialabtrag auch bei stark verschlissenen Schienen erzielen läßt und eine durch das erfindungsgemäße Fräsverfahren dem gewünschten Schienenprofil schon weitgehend entsprechende Oberfläche erzielt werden kann, die, falls überhaupt, nur mehr ein geringfügiges Schleifen, d.h. ein Schleifen mit relativ wenig Materialabtrag, erfordert. Hierdurch ist es möglich, Fräsen und Schleifen in einem einzigen Arbeitsdurchgang zu kombinieren und dabei einen Fahrspiegel bzw. einen bearbeiteten Teil des Schienenkopfes herzustellen, der höchsten Anforderungen in bezug auf Laufeigenschaften, Lebensdauer und Lärmvermeidung genügt Ansprüche 1. Verfahren zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels (4) einer Schiene (1), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene (1), insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Umfangsfräsen, wobei zur Herstellung des gewünschten Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang mittels eines Schienenprofilfräsers (8) mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene (1) nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden, wobei die beiden äußeren Frässpuren im Querschnitt bogenförmig und die zwischen den äußeren liegenden Frässpuren im Querschnitt geradlinig verlaufen, so dass das Schienenkopf-Querschnittsprofil zwischen den äußeren Frässpuren nach der Art eines Polygonzuges ausgebildet ist, und nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels (4), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Umfangsfräsen entstehenden, in Längsrichtung der Schiene verlaufenden Fräswellungen der einzelnen Frässpuren gegeneinander versetzt angebracht werden, so dass die Täler und Spitzen einer Frässpur in Längsrichtung versetzt zu Tälern und Spitzen der benachbarten Spur angeordnet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Frässpuren im Gleichlauf-Fräsverfahren durchgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung oder zur Egalisierung einer in Längsrichtung der Frässpuren verlaufenden Welligkeit und gegebenenfalls zur Glättung oder zur Egalisierung des Polygonzuges die gefräste Schiene (1) geschliffen wird, vorzugsweise unmittelbar nach dem Fräsen im selben Durchlauf, wobei die Achse (21) der Schleifscheibe (12) mit einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene (1) gelegten Ebene einen von 0° abweichenden Winkel α einschließt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Schleifscheibe mit der senkrecht zur Längsrichtung der Schiene (1) gelegten Ebene einen Winkel α zwischen Γ und 20° einschließt. 7/16 österreichisches Patentamt AT 11 201 U2 2010-06-15
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel a zwischen 5° und 12° liegt, vorzugsweise bei etwa 8°.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) der Schleifscheibe (12) mit einer in Längsrichtung der Schiene (1) liegenden Symmetrieebene der Schiene einen Winkel ß von etwa 90° einschließt.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) der Schleifscheibe (12) mit einer in Längsrichtung der Schiene (1) liegenden Symmetrieebene einen Winkel ß kleiner als 90° und größer als 70° einschließt, wobei dieser Winkel ß auf der Seite der Fahrkante (6) der Schiene (1) eingehalten wird.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (12) mittels einer Schleiftiefenregelung (14) in Richtung zur Schiene (1) in Abhängigkeit der Schleifscheibenabnutzung nachgestellt wird, vorzugsweise automatisch.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiftiefenregelung (14) unter Heranziehung von Meßwerten einer Messung des Durchmessers der Schleifscheibenoberfläche durchgeführt wird oder unter Heranziehung von Messdaten von Messungen des Antriebsmomentes der Schleifscheibe (12) durchgeführt wird.
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (12) mittels eines Abziehsteins (24) profiliert wird, wobei der Abziehstein das Profil mindestens des Fahrspiegels (4) der Schiene (1) aufweist und dessen Längsrichtung mit der Schleifscheibe (12) denselben Winkel a und ß einschließt wie die Schiene (1).
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilieren vor Beginn des Schleifens des Fahrspiegels (4) der Schiene (1) und anschließend während des Schleifens nur mehr gegebenenfalls und in größeren Zeitabständen durchgeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrelativbewegung zwischen Schiene (1) und Fräser (8) sowie Schleifscheibe (12) durch Längsverschieben der Schiene (1) gegenüber dem Fräser (8) und der Schleifscheibe (12) erzeugt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1) unmittelbar vor Eingriff des Fräsers (8) und unmittelbar vor Eingriff der Schleifscheibe (12) jeweils gegen eine gegen den Fahrspiegel (4) der Schiene (1) gerichtete Führung (17, 20) gepreßt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (17, 20) zur Vermeidung von Schwingungen gedämpft werden.
  16. 16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1) unmittelbar vor Eingriff des Fräsers (8) und unmittelbar vor Eingriff der Schleifscheibe (12) gegen eine gegen die Fahrkante (6) der Schiene gerichtete Seitenführung (19) gepreßt wird.
  17. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1) unmittelbar nach dem Eingriff der Schleifscheibe (12) gegen eine weitere an den Fahrspiegel (4) der Schiene (1) gerichtete Führung (17) gepreßt wird.
  18. 18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1) unmittelbar nach dem Eingriff der Schleifscheibe (12) gegen eine gegen die Fahrkante (6) der Schiene (1) gerichtete Seitenführung (19) gepreßt wird.
  19. 19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräs- und Schleifspäne unmittelbar nach dem Entstehen abgesaugt werden. 8/16 österreichisches Patentamt AT 11 201 U2 2010-06-15
  20. 20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen im Gleichlaufverfahren durchgeführt wird.
  21. 21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrelativbewegung zwischen Schiene (1) und Fräser (8) sowie Schleifscheibe (12) durch Längsbewegen des Fräsers (8) und der Schleifscheibe (12) entlang einer verlegten Schiene (1) durchgeführt wird.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (8) sowie die Schleifscheibe (12) gegen die Schiene (1) bis zum Eingriff bewegt werden, wobei die Bewegung jeweils mittels einer an den Fahrspiegel (4) der Schiene (1) anpreßbaren Führung (17, 20) unabhängig von der Schleiftiefenregelung (14) begrenzt werden.
  23. 23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (8) und die Schleifscheibe (12) in Richtung gegen die Fahrkante (6) der Schiene (1) bewegbar sind, welche Bewegung jeweils mittels einer gegen die Fahrkante (6) der Schiene (1) gerichteten Führung (19) begrenzt wird.
  24. 24. Vorrichtung zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels (4) einer Schiene (1), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene (1), insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Um-fangsfräsen, wobei ein Schienenprofilfräser (8) zur Herstellung des gewünschten Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang vorgesehen ist, welcher Schienenprofilfräser (8) dergestalt ausgebildet ist, dass mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene (1) nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden, wobei die beiden äußeren Frässpuren im Querschnitt bogenförmig und die zwischen den äußeren liegenden Frässpuren im Querschnitt geradlinig verlaufen, so dass das Schienenkopf-Querschnittsprofil zwischen den äußeren Frässpuren nach der Art eines Polygonzuges ausgebildet ist, und eine Schleifeinrichtung vorgesehen ist, mit weicher nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels (4), vorzugsweise des den Fahrspiegel (4) aufweisenden konvexen Teiles (5) des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.
  25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Schienenprofilfräser (8) als Sandwichfräser mit mehr als fünf, vorzugsweise neun jeweils am Umfang mit Wendeplatten (31) versehenen Scheiben (30) ausgebildet ist, und die an den Scheiben (30) angeordneten Wendeplatten (31) benachbarter Scheiben umfangsmäßig versetzt angeordnet sind.
  26. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeplatten (31) als Vierfach-Wendeplatten ausgebildet sind.
  27. 27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeplatten (31) an radial von den Scheiben (30) nach außen ragenden Höckern (37) befestigt sind, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung.
  28. 28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden der Wendeplatten (31) die Seitenflächen der Scheibe (30), an der sie befestigt sind, überragen.
  29. 29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 28, gekennzeichnet durch - eine Einrichtung (27) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Schiene (1) und dem Schienenprofilfräser (8) sowie der Schleifscheibe (12), - einen Fräserantrieb (9) sowie einen Schleifscheibenantrieb (13), - eine Lagerung der Achse (21) der Schleifscheibe (12) in einer Richtung abweichend von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene (22).
  30. 30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung α der Achse (21) der Schleifscheibe (12) von der senkrecht zur Längsrichtung der Schiene (1) gelegten Ebene (22) zwischen 10 und 20° beträgt. 9/16 österreichisches Patentamt AT 11 201 U2 2010-06-15
  31. 31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung a 5° bis 12°, vorzugsweise etwa 8°, beträgt.
  32. 32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Achse (21) der Schleifscheibe (12) zur Einstellung unterschiedlicher Abweichungen von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene (1) gelegten Ebene (22) verstellbar ist.
  33. 33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Achse der Schleifscheibe derart gestaltet ist, dass die Lagerung der Achse (21) der Schleifscheibe (12) derart gestaltet ist, dass die Achse (21) der Schleifscheibe mit einer Schnittlinie einer Symmetrieebene der Schiene (1) und einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene (1) gelegten Ebene einen Winkel ß von 90° oder einen Winkel ß zwischen 90° und 70° einschließt.
  34. 34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (14) zum Nachstellen der Schleifscheibe (12) in Abhängigkeit der Abnützung in Richtung zur Schiene (1) vorgesehen ist, welche Einrichtung (14) vorzugsweise eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Schleifscheibendurchmessers aufweist.
  35. 35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 34, gekennzeichnet durch einen Abziehstein (24), der das Profil mindestens des Fahrspiegels (4) der Schiene (1) aufweist und dessen Längsrichtung denselben Winkel α und ß gegenüber der Schleifscheibe (12) einschließt wie die Schiene (1).
  36. 36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 35, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorbeibewegen einer Schiene (1) in Richtung ihrer Längsachse an dem Fräser (8) und der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe (12).
  37. 37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine gegen den Fahrspiegel (4) der Schiene (1) gerichtete Führung (17, 20) umfaßt und eine Pre-ßeinrichtung (18) zum Anpressen der Schiene (1) an diese Führung (17).
  38. 38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (17, 20) schwingungsgedämpft ist.
  39. 39. Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenführung (19) für die Schiene (1), die gegen die Fahrkante (6) der Schiene (1) gerichtet ist, sowie eine Anpreßeinrichtung (19) zum Pressen der Schiene (1) gegen diese Seitenführung (19) vorgesehen sind.
  40. 40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (8) und die gegebenenfalls vorhandene Schleifscheibe (12) an einer entlang einer verlegten Schiene (1) verfahrbaren Fahreinrichtung (27) vorgesehen ist.
  41. 41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahreinrichtung (27) mit etwa vertikal und etwa horizontal den Eingriff des Fräsers (8) sowie der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe (12) begrenzenden Führungen (17, 20, 19), die an der Schiene (1) am Fahrspiegel (4) und an der Fahrkante (6) angreifen, versehen ist. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 10/16
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