CN101554665B - 可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床 - Google Patents

Abstract

可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，涉及一种加工机床，由主传动系统、液压系统、刀架系统组成，其特征在于：液压系统、主传动系统、刀架系统均置于其平面床身上，平面床身为本机床的基础结构部件，待加工的机车车辆从钢轨上牵引到平面床身位置，主传动系统：包括有电机、皮带轮、万向轴部件；液压系统：包括有液压站、油管路、液压轴箱支承定心装置；刀架系统：每组轮对刀架系统由两组刀架组成。本机床对多组轮对同时加工作业，既能够显著提高加工作业效率，同时由于各条轮对处于同一个加工基准平台上，能够提高同一台车体(或同一台转向架)的各轮对之间的几何尺寸差异。

Description

可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床

技术领域

本发明涉及一种加工机床，特别是涉及一种采用在轨方式对多组铁路机车车辆车轮加工的车床。

背景技术

现有铁路机车车辆车轮加工车床有两种模式。

第一种是传统模式的卧式车轮车床。检修时将轮对拆解下来，用吊车将轮对吊到车床上，进行车轮踏面仿形切削。在机车大、中修时，这种传统的车轮车床是合适的，因为大、中修按范围、工艺必须将轮对(一轴两轮)拆下检修，而且在大中修时，特别是大修时一般轮对已经达到或接近禁用限度，轮对不能继续使用一个中修期必须更换轮毂或轮柄，更换后必须对踏面进行加工以符合相关的技术规程要求。这种车床比较典型的是波兰产UBB系列。

但在机车车辆运用过程中，常常发生踏面擦伤、轮缘到限等情况。在这种情况下，仍然把轮对拆解下来进行踏面修复性加工，工作量大(辅助工作量比轮对踏面加工的主工作量大得多)、机车车辆占用时间长，而且对机车而讲，由于走行部的拆装后需要进行上线试运行，还要占用运输资源给铁路运输秩序带来干扰。

第二种是“不落轮车轮车床”。为了提高加工作业效率，针对机车车辆运用过程中，发生踏面擦伤、轮缘到限等进行临时维修的情况，人们开发了第二种车轮车床，即“不落轮车轮车床”。这种车床工作方式是将车床置于铁道钢轨下的地坑中(所以也叫做地坑车轮车床)，作业时将加工对象的机车或车辆牵引到车床上，通过活动轨的方式，将轮对下的钢轨移除，同时用外动力使轮对转动，完成轮对踏面的切削加工。这种不落轮车轮车床与第一种卧式车轮车床相比，不再拆解车轮，效率明显得到提高。但由于通过活动轨方式需要对钢轨进行改造且作业时机车车辆腾空架在车床上，为保证作业安全，其各工作系统、部件设计笨重而复杂，不仅造价高，维修维护要求高。这种车床比较典型的是CKA8000系列。

第二种模式“不落轮车轮车床”轮对转动驱动方式存在缺陷。不落轮车轮车床采用摩擦轮方式，即：活动轨道移走后，在轮对下部由液压控制四个摩擦轮(每组轮对两侧各二个)升起与轮对踏面接触，驱动电动机通过皮带轮、减速箱带动摩擦轮转动，靠摩擦轮与轮对间产生的摩擦力带动轮对转动。由于摩擦轮与轮对之间接触面就是轮对踏面加工的作业面，势必对加工精度造成影响，随着加工的进行，接触面发生变化，容易造成摩擦轮与轮对之间打滑，破坏切削扭矩与摩擦传动扭矩的平衡而影响加工精度。

以上两种车轮车床每次只能进行一条轮对的加工，效率低。虽然第二种的不落轮车床加工效率有所提高，但由于每组轮对加工时的基准都要重新调校，同一台机车的轮对加工后的误差较大。

目前国产不落轮对车床由相同的两部分左、右布置，左、右床身只由下部的连接梁相连而上部“开口”，呈“U”型，致使机床的整体刚性不足。而且左、右刀架分离致使机床的设计、制造、装配和几何精度检测均缺少科学、统一、完善的基准，也不利于机床在用户现场的安装调整。

由于目前国产不落轮对车床的“U”型结构与地坑形式的限制，一次只能对一条(组)轮对进行加工作业，要实现多组轮对(多组轮对即多条或多个一轴两轮)同时加工或两台以上车床并列同时作业几乎不可能。

目前国产不落轮车轮车床采用摩擦滚轮的摩擦传动方式驱动轮对转动，浮动轨道移走后，在轮对下部由液压控制四个摩擦滚轮(每组轮对两侧各二个)升起与轮对踏面接触，驱动电机通过皮带轮、减速箱带动摩擦滚轮，靠摩擦滚轮与轮对间产生的摩擦力带动轮对转动。这种传动方式存在以下二个缺点：一是影响加工精度。摩擦滚轮与加工轮对踏面摩擦带动轮对转动，其摩擦的表面就是作业的加工面，随着加工的进行，接触面发生变化，摩擦滚轮势必要产生震动，同时每个摩擦滚轮的受力不均，不利于机床稳定工作，影响加工精度。二是随着加工的进行，接触面发生变化，摩擦滚轮与轮对间的摩擦力发生变化，容易产生打滑现象。为保证摩擦滚轮与轮对间的摩擦力，避免打滑，对轮对轴重有要求(一般不小于10吨)，轴重不足时要加装压下装置。

目前国产不落轮对车床的左、右刀架通过每一边的刀架立柱分装在左、右床身上，但左、右床身只由下部的连接梁相连而上部“开口”的“U”型结构使机床的整体刚性不足。而且左、右刀架分离使机床的设计、制造、装配和几何精度检测均缺少科学、统一、完善的基准，也不利于机床在用户现场的安装调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轮同时对在轨火车车轮加工的车床，本机床对多组轮对同时加工作业，既能够显著提高加工作业效率，同时由于各条轮对处于同个加工基准平台上，能够提高同一台车体(或同一台转向架)的各轮对之间的几何尺寸差异。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，由主传动系统、液压系统、刀架系统组成，液压系统、主传动系统、刀架系统均置于其平面床身上，平面床身为本机床的基础结构部件、可移动作业；待加工的机车车辆从钢轨上牵引置于平面床身位置上，其主传动系统：包括有三相交流电动机、皮带轮、万向联轴器，三相交流电动机经皮带轮与减速箱相连，减速箱输出端法兰经万向联轴器与主轴连接的连接法兰过渡短节相连，直接带动轮对转动；液压系统：包括有液压站、油管路、液压轴箱支承定心装置，液压轴箱支承定心装置连接轮对升降并定位轮对回转中心；液压站包括有电机、油泵、控制阀、油管路，液压站供油管路与液压轴箱支承定心装置相连；刀架系统：每条轮对刀架系统由两组刀架组成，两组刀架结构相同，通过刀架导轨连成一体，包括有上层刀架、下层刀架、刀架导轨以及轴向伺服电机、径向伺服电机；刀架导轨安装在平面床身上，下层刀架设在刀架导轨上，由轴向伺服电机驱动，上层刀架安装于下层刀架上。

所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述车床床身为标准精度刀架导轨的移动平台，将移动平台固定在两钢轨上，使其与钢轨一起构成车床床身。

所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的两组刀架共用同一条刀架导轨。

所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的刀架系统装设有数控程序，由轴向伺服电机、径向伺服电机带动滚珠丝杠推动刀架X向与Z向移动；刀架系统包括有上层刀架、下层刀架、刀架导轨、刀架控制装置、自动测量装置、液压轴箱支承定心装置，液压轴箱支承定心装置上安装有限位行程开关。

所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的平面床身、上层刀架、下层刀架、刀架导轨、刀架控制装置、刀具、液压轴箱支承定心装置、自动测量装置均置于同一个基准工艺平面上。

本发明的优点与效果是：

1.本发明实现了平面化机床床身。由于采用在轨不落轮方式，将传统车床带动工件(轮对)转动的动力系统从床身上分离出去，将床身设计成主要以刀架、刀架导轨、刀架控制装置、自动测量装置、液压轴箱支承定心装置等为主的平面。即克服了目前国产不落轮对车床的左、右布置，左、右床身只由下部的连接梁相连而上部“开口”的“U”型结构导致的机床的整体刚性不足。同时本发明左、右刀架共用同一条导轨，各刀具、液压轴箱支承定心装置、自动测量装置均处于同一个基准工艺平台上，可有效提高机床的设计、制造、装配几何精度以及现场安装调试、加工作业的精度。

2.本发明可同时对一条或多组轮对进行加工作业。本发明可对一个转向架的两条、三组轮对同时加工，能够显著提高加工作业效率；同时由于各条轮对处于同一个加工基准平台上，能够降低同一台车体(或同一台转向架)的各轮对之间的几何尺寸误差，提高加工精度。将车床作业基准工艺平台扩展，多台车床并列布置，使用同一工艺基准，集中控制。即：将整台转向架(二到三组轮对)放到同一个基准工艺平台上，按照机车或车辆同一转向架上各轮对间的距离，设置刀架导轨与液压轴箱支承定心装置，各组刀具和液压轴箱支承定心装置同时工作(由控制箱集中控制)，即可同时对多组轮对进行在轨加工作业。各组刀架与液压轴箱支承定心装置在同一基准平面上进行调校，可有效保证机床安装调试精度及多组轮对切削加工的加工精度。

3.本发明主传动方式采用轴头直接驱动。而采用本发明轮对直接驱动方式可可简化设计，提高驱动效率和增强驱动装置的可靠性。制作一个连接法兰过渡短节，其一端按轴承压盖加工，另一端为连接法兰。作业时将轮对轴箱盖、轴承压盖拆下，在轴承压盖位置安装连接法兰过渡短节，在变速箱与连接法兰过渡短节之间用万向轴连接，交流电动机通过皮带轮、变速箱、万向轴、连接法兰直接驱动轮对转动。

4.本发明左、右刀架连成一体。把左、右刀架通过其导轨连成一体，使机床左、右刀架的设计、制造、装配和几何精度检测均建立在同一个工艺基准上，有利于完善机床的测量和防护，左、右刀架连成一体之后，刀架X方向的刀架导轨将由下层布置改为上层布置，也有利于刀架滚珠丝杠的安装。同一条轮对两侧的两组刀架使用同一条轴向(Z向)导轨，使左、右刀架连成一体。

5.本发明可以实现移动作业。将主要系统模块化后，可以设计成可移动式车床，在特殊情况下直接到运行线路钢轨上进行加工作业。设计一个具有标准精度刀架导轨的简易移动平台，将移动平台固定在两钢轨上，使其与钢轨一起构成车床床身(须经严格测量、调整，保证刀架导轨与轨道垂直，以保证轮对轮轴与刀架导轨平行)。另设计两只具有手动调整功能的活动液压轴箱支承定心装置，分别置于两侧轴箱下将轮对顶起，再以两侧轴心为测量点进行进一步的精确的测量，手动调整液压轴箱支承定心装置进行精确定心、定位，以保证轮对轮轴与刀架Z向平行、与X向垂直，以保证移动作业条件下的加工精度。

综上所述，随着机车车辆运行速度的提高，轮对修理的周期越来越短，而同一个转向架上的两条、三组轮对往往都要进行修理加工。本发明的设计实现了一次多轮对同时加工作业，显著提高了作业效率。同时由于采用轮对直接驱动的主传动方式以及平面化床身，既克服了卧式轮对车床需要拆解轮对的麻烦，又克服了地坑式不落轮车轮车床床身刚性不足、左右刀架分立以及需要设置浮动轨所产生的影响，可以实现直接在固定铁轨轨道上进行轮对踏面加工作业。由于不再设浮动轨和地坑，轮对在轨道上方与轨道仅有不足20毫米的间隙，能够保证生产安全，并可省掉浮动轨及其控制系统等相关设计。由于没有浮动轨，机车车辆上下车床为正常走行，同时没有地坑，发生异常情况，伤不到人，也砸不到设备，机车车辆也不会受损，具有非常好的安全性。

附图说明

本发明的附图为同一转向架三组轮对同时加工组成的俯视示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

整体结构：平面床身10为本机床的基础结构部件，其它液压系统、主传动系统、刀架数控系统等部件均置于其上，以其为工艺基准，以保证加工精度。11为钢轨，待加工的机车车辆从钢轨上牵引到机床的指定位置停留。

主传动系统：主要由电机、皮带轮、万向轴等部件组成。三相交流电动机9经皮带轮8将动力传递给变速箱7，经变速箱减速后由变速箱输出端法兰输出，经万向联轴器6将动力传递给与主轴连接的连接法兰过渡短节5，直接带动轮对1转动。

液压系统：液压系统主要由液压站、油管路、液压轴箱支承定心装置组成，液压轴箱支承定心装置4主要功能是完成轮对1升降及轮对回转中心的定位。液压站主要由电机、油泵、控制阀、油管路构成，完成对液压轴箱支承定心装置4的充油与卸油。液压轴箱支承定心装置4上安装有限位行程开关，以控制其升程并可保证各液压轴箱支承定心装置的动作一致、升程相同。

刀架系统3：每组轮对刀架系统由两组刀架组成，两组刀架结构完全相同，主要由上层刀架、下层刀架、刀架导轨2以及控制径向(X向)与轴向(Z向)轴向进给的伺服电机、径向进给的伺服电机组成。刀架导轨2安装在床身平台10上，下层刀架可在轴向伺服电机的驱动下延刀架导轨2实现Z向往复移动，上层刀架安装于下层刀架上，可在径向伺服电机的驱动下实现X向刀具进给。刀架系统由数控系统程序控制，其进给由伺服电机带动滚珠丝杠推动刀架X向与Z向移动，完成轮对踏面切削加工。

本发明可对一条或多组轮对同时加工作业。随着机车车辆运行速度的提高，轮对修理的周期越来越短，而同一个转向架上的两条、三组轮对往往都要进行修理加工。现行两种车轮车床均一次只能对一条轮对进行加工作业。而采用本技术可对一个转向架的两条、三组轮对同时加工，能够显著提高加工作业效率；同时由于各条轮对处于同一个加工基准平台上，能够提高同一台车体(或同一台转向架)的各轮对之间的几何尺寸误差，提高加工精度。

本发明在机床作业基准工艺平台上，按照机车或车辆同一转向架上各轮对间的距离，设置刀具导轨与液压轴箱支承定位装置，各组刀具与液压轴箱支承定位装置同时工作，即可同时对多组轮对进行在轨加工作业。各组刀具与液压轴箱支承定位装置在同一基准平面上进行调校，以保证同时切削加工的多组轮对加工精度。

本发明主传动方式采用轮对直接驱动。现不落轮车轮车床采用摩擦轮方式，活动轨道移走后，在轮对下部由液压控制四个摩擦轮(每组轮对二侧各二个)升起与轮对踏面接触，驱动电动机通过皮带轮、减速箱带动摩擦轮转动，靠摩擦轮与轮对间产生的摩擦力带动轮对转动。这种传动方式存在以下二个缺点：一是影响加工精度。摩擦轮与加工轮对踏面摩擦带动轮对转动，其摩擦的表面就是作业的加工面，随着加工的进行，接触面发生变化，摩擦轮在上下方向势必要发生摆动，同时每个摩擦轮的受力不均，不利于机床稳定工作，影响加工精度。二是随着加工的进行，接触面发生变化，摩擦轮与轮对间的摩擦力发生变化，容易产生打滑现象。为保证摩擦轮与轮对间的摩擦力，避免打滑，对轮对轴重有要求(一般不小于10吨)，轴重不足时要加装压下装置。而采用轮对直接驱动方式可避免以上两点不足，且可简化设计，提高驱动效率和增强驱动装置的可靠性。

本发明将轴箱盖与轴承压盖拆下，在轴承压盖位置安装连接法兰过渡短节(连接法兰过渡短节里端按轴承压盖加工，外端为连接法兰)，在变速箱与连接法兰过渡短节之间用万向轴连接，交流电动机通过变速箱、万向轴、连接法兰直接驱动轮对转动。

本发明可以实现移动作业。将主要系统模块化后，可以设计成可移动式车床，在特殊情况下直接到运行线路钢轨上进行加工作业。

操作时，将机车(或车辆)牵引至车床上的指定位置，拆下待加工轮对闸瓦，做好制动、止轮，防止溜逸；拆下待加工轮对的轴箱盖、轴承压盖；安装连接法兰过渡短节，并与万向轴、变速箱输出轴法兰连接；启动液压站，驱动液压轴箱支承定心装置将待加工轮对顶起(约离开钢轨20mm)，通过两端轴心测量并进行手动微调，实现轮对定心、定位；将刀架调整到合适位置，逐个刀架进行对刀；输入加工参数；启动数控加工程序，开始轮对踏面加工；踏面加工结束，退出刀架；降下液压轴箱支承定位装置，使轮对落回到钢轨上；断电源；拆下连接过渡法兰短节；恢复轮对轴承压盖、轴箱盖。

Claims (5)

1.可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，由主传动系统、液压系统、刀架系统组成，液压系统、主传动系统、刀架系统均置于其平面床身上，平面床身为本机床的基础结构部件、可移动作业；待加工的机车车辆从钢轨上牵引置于平面床身位置上，其特征在于：主传动系统：包括有三相交流电动机、皮带轮、万向联轴器，三相交流电动机(9)经皮带轮(8)与减速箱(7)相连，减速箱输出端法兰经万向联轴器(6)与主轴连接的连接法兰过渡短节(5)相连，直接带动轮对(1)转动；液压系统：包括有液压站、油管路、液压轴箱支承定心装置(4)，液压轴箱支承定心装置连接轮对(1)升降并定位轮对回转中心；液压站包括有电机、油泵、控制阀、油管路，液压站供油管路与液压轴箱支承定心装置(4)相连；刀架系统(3)：每条轮对刀架系统由两组刀架组成，两组刀架结构相同，通过刀架导轨连成一体，包括有上层刀架、下层刀架、刀架导轨以及轴向伺服电机、径向伺服电机；刀架导轨(2)安装在平面床身(10)上，下层刀架设在刀架导轨(2)上，由轴向伺服电机驱动，上层刀架安装于下层刀架上。

2.根据权利要求1所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述车床床身为标准精度刀架导轨的移动平台，将移动平台固定在两钢轨上，使其与钢轨一起构成车床床身。

3.根据权利要求1所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的两组刀架共用同一条刀架导轨。

4.根据权利要求1所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的刀架系统装设有数控程序，由轴向伺服电机、径向伺服电机带动滚珠丝杠推动刀架X向与Z向移动；刀架系统包括有上层刀架、下层刀架、刀架导轨、刀架控制装置、自动测量装置、液压轴箱支承定心装置(4)，液压轴箱支承定心装置上安苯有限位行程开关。

5.根据权利要求3所述的可对多组车轮同时加工的在轨式车轮车床，其特征在于：所述的平面床身、上层刀架、下层刀架、刀架导轨、刀架控制装置、刀具、液压轴箱支承定心装置、自动测量装置均置于同一个基准工艺平面上。