CN102152182B - 无碴轨道板高效磨削加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无碴轨道板高效磨削加工方法，在数控磨床中横梁上设置两个主轴箱，两个主轴箱在横梁的长度方向上沿着运动滑轨滑动，两个主轴箱分别对应加工轨道板承轨面的两个半边宽度；主轴箱中的滑枕通过设置在主轴箱内的运动导轨作竖直上下运动，驱动磨削主轴的驱动电机采用的额定功率为150Kw，电机工作，驱动磨削主轴带动整体成形砂轮对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工。本方法实现了轨道板承轨台整体一次成形磨削，提高了磨床的生产效率，具有高速、高精度、高刚性的优点，同时，采用该方法加工出的承轨面不会出现接刀痕，误差小，在全长6550mm范围内能达到0.1mm的磨削精度。
Description
技术领域
本发明涉及高速铁路建设中所需无碴轨道板的加工方法技术领域，确切地说涉及一种采用数控磨床对无碴轨道板承轨台进行磨削加工的方法。
背景技术
目前在时速大于每小时250Km的高速铁路建设中，普遍采用CRTSII型无碴轨道系统（也称为改进型的博格式无碴轨道系统），其关键核心是通过高精度数控轨道板磨床对轨道板承轨台进行磨削和雕刻序号。由于轨道板是铁路建设的基础，因此高效制造轨道板成为高速铁路发展急需解决的问题。
目前国内外轨道板制造企业生产CRTSII型无碴轨道板时，其承轨台的磨削全部采用国外的加工工艺方法：承轨台采用半边（55%的宽度）磨削，一个承轨台需要磨削两次。因此在磨削时需要通过磨削砂轮的安装主轴回转180°进行两次磨削，才能完成一个完整承轨面的磨削加工。（参照图1）承轨台的整体形状和高精度尺寸要求完全依靠磨削砂轮的回转精度保证。而由于两次磨削时需要主轴回转、机床坐标变换等误差造成磨削的承轨面出现接刀痕，误差较大，在全长6550mm范围内不能达到0.1mm的磨削精度。加工方法示意图如图3所示。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种只需一次磨削就能完成一个完整承轨面磨削加工的高效磨削加工方法，本方法实现了轨道板承轨台整体一次成形磨削，提高了磨床的生产效率，具有高速、高精度、高刚性的优点，同时，采用该方法加工出的承轨面不会出现接刀痕，误差小，在全长6550mm范围内能达到0.1mm的磨削精度。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种无碴轨道板高效磨削加工方法，其特征在于：在数控磨床中的两纵梁之间设置一横梁，横梁上设置两个主轴箱，两个主轴箱在横梁的长度方向上沿着运动滑轨滑动，主轴箱内设有滑枕，滑枕沿设置在主轴箱内的运动导轨在主轴箱内作竖直上下运动，两主轴箱内的滑枕下端面各设一个磨削主轴，磨削主轴上各设一个整体成形砂轮，每个整体成形砂轮分别对应加工轨道板承轨面的两个半边宽度；所述整体成形砂轮的形状与需要加工承轨面的形状相匹配，驱动磨削主轴回转的的驱动电机采用的额定功率为150Kw，电机工作，驱动磨削主轴带动整体成形砂轮对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工，横梁沿纵梁长度方向滑动，带动整体成形砂轮对承轨面在长度方向上进行加工，调整主轴箱在横梁长度方向上的滑动距离，即调整整体成形砂轮在承轨面宽度方向上的对刀位置。
所述运动滑轨的个数为四根，上面两根设置在横梁的上面，下面两根设置在横梁的下面，两个主轴箱均容纳在横梁中开设的封闭框内，封闭框为矩形结构，运动滑轨沿着封闭框的长度方向设置，两个主轴箱均在封闭框的长度方向沿着运动滑轨运动。
所述运动导轨的个数为四根，四根运动导轨均设置在主轴箱内壁。
所述磨削主轴采用直径200mm的滚动轴承，主轴支撑间距为磨削尺寸的1.5倍以上，最高转速为2000r/min，砂轮的线速度为65m/s。
所述整体成形砂轮是金刚石砂轮。
本发明的有益效果表现在：
一、由于本发明采用“两纵梁之间设置一横梁，横梁上设置两个主轴箱，两个主轴箱在横梁的长度方向上沿着运动滑轨滑动，主轴箱内设有滑枕，滑枕沿设置在主轴箱内的运动导轨在主轴箱内作竖直上下运动，两主轴箱内的滑枕下端面各设一个磨削主轴，磨削主轴上各设一个整体成形砂轮，每个整体成形砂轮分别对应加工轨道板承轨面的两个半边宽度；整体成形砂轮的形状与需要加工承轨面的形状相匹配，驱动磨削主轴回转的的驱动电机采用的额定功率为150Kw，电机工作，驱动磨削主轴带动整体成形砂轮对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工，横梁沿纵梁长度方向滑动，带动整体成形砂轮对承轨面在长度方向上进行加工，调整主轴箱在横梁长度方向上的滑动距离，即调整整体成形砂轮在承轨面宽度方向上的对刀位置。”这样的技术方案与现有技术中通过主轴回转180°进行两次磨削相比，只需一次磨削就能同时对轨道板的两个半边进行同时磨削加工，减少了砂轮的磨削损耗，提高了砂轮的使用寿命，减少了更换砂轮的操作时间，提高了设备的有效利用率；同时，整体成形砂轮对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工，并且可调整整体成形砂轮在承轨面宽度方向上的对刀位置，消除了单边两次磨削产生的接刀痕误差，消除了掉头磨削时的转动控制误差，提高了承轨台的加工精度，在全长6550mm范围内能达到0.1mm的磨削精度；动磨削主轴的驱动电机采用的额定功率为150Kw，这样才能更好地满足承轨台的单个完整承轨面一次磨削的动力需求。
二、横梁上设置有封闭框，两个主轴箱容纳在封闭框内，且两个主轴箱沿着布置在横梁上、下两面的四根运动滑轨运动，这样的结构方式，一方面，减少了磨削过程中的振动，增强了主轴箱在加工过程中的平稳性和刚性，同时也就进一步保证了磨床加工的精度，使误差控制在所要求的范围之内。
三、主轴箱内部设置有四根运动导轨，滑枕沿四根运动导轨作竖直上下运动。这样的结构方式，减少了滑枕在磨削加工过程中的振动，增强了滑枕在加工过程中的稳定性和刚性，同时也就进一步保证了磨床加工的精度，使误差控制在所要求的范围之内。
四、本发明中，磨削主轴采用直径200mm的滚动轴承，主轴支撑间距为磨削尺寸的1.5倍以上，最高转速为2000r/min，砂轮的线速度为65m/s，这样的技术方案，能进一步提高磨床的生产效率，同时，加工出的承轨面不会出现接刀痕，误差小。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为现有技术中轨道板承轨台半边加工方法示意图
图2为本发明的单个承轨台截面一次磨削成形加工方法示意图
图3为本发明中采用的磨床的总体结构示意图
图中：1、纵梁；2、磨削主轴；3、横梁；4、主轴箱；5、滑枕；6、整体成形砂轮；8、输送装置，9、无应力调整系统，10、轨道毛坯板。
图4a为横梁结构示意图
图4b为主轴箱截面结构示意图
图4中：1、支承主轴箱运动的四滑轨；2、主轴箱；3、横梁；
图5为主轴箱及滑枕截面结构示意图
图中：1、支承滑枕运动的四导轨；2、滑枕；3、主轴箱。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种无碴轨道板高效磨削加工方法，在数控磨床中的两纵梁1之间设置一横梁3，横梁3上设置两个主轴箱4，两个主轴箱4在横梁3的长度方向上沿着运动滑轨滑动，主轴箱4内设有滑枕5，滑枕5沿设置在主轴箱4内的运动导轨在主轴箱4内作竖直上下运动，两主轴箱4内的滑枕5下端面各设一个磨削主轴2，磨削主轴2上各设一个整体成形砂轮6，每个整体成形砂轮6分别对应加工轨道板承轨面的两个半边宽度；所述整体成形砂轮6的形状与需要加工承轨面的形状相匹配，驱动磨削主轴2回转的的驱动电机采用的额定功率为150Kw，电机工作，驱动磨削主轴2带动整体成形砂轮6对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工，横梁3沿纵梁1长度方向滑动，带动整体成形砂轮6对承轨面在长度方向上进行加工，调整主轴箱4在横梁3长度方向上的滑动距离，即调整整体成形砂轮6在承轨面宽度方向上的对刀位置。（参照图2和图3）
实施例2
在实施例1的基础上，作为本发明的一较佳实施方式，参照说明书附图4，所述横梁3内设置有主轴箱2及支承主轴箱2水平运动的四滑轨1，横梁3采用框式结构，通过对称设计，减少了磨削过程中的振动和热变形，增强了滑枕在加工过程中的稳定性和刚性。
实施例3
在上述实施例的基础上，作为本发明的一最佳实施方式，参照说明书附图5，所述主轴箱3内设置有滑枕2及支承滑枕垂直运动的四导轨1，主轴箱采用封闭箱式结构，通过对称设计，减少了磨削过程中的振动和热变形，增强了滑枕在加工过程中的稳定性和刚性。
所述磨削主轴采用直径200mm的滚动轴承，磨削主轴的轴承支撑间距达到磨削尺寸的1.5倍以上，磨削主轴驱动电机的额定功率为150Kw，磨削主轴的最高转速达到2000r/min。
实施例4
除了实施例1的工作方法外，磨床的其余工作流程如下：（参看附图3）
1）轨道毛坯板10由输送装置8传输到磨削加工的工件准备工位，确定机床的实时工作状态，待前一块轨道板磨削及检测合格通过输送线完全输送雕刻单元后，新的轨道毛坯板通过输送线输送到磨削加工工位；
2）磨床无应力调整系统9进行轨道板的自动无应力调整，保证轨道板的加工和使用状态相同；
3）磨床定位夹紧装置8进行轨道板的定位夹紧，保证在磨削过程中轨道板位置稳定、可靠；
4）磨床在线测量装置进行轨道板承轨面上所有关键点的测量，并将检测数据传输到磨削自动编程软件与铁路设计线路数据（每个承轨台的坐标值和角度值）进行对比计算、分析；
5）磨削自动编程软件根据分析结果判定被检测的工件不符合磨削规定要求,系统将自动将工件送出磨削加工工位；若合格，系统自动根据计算分析结果确定最佳磨削量和磨削次数，自动生成用于数控磨削加工的子程序；
6）磨削程序通过磨床数控系统对各伺服运动轴进行自动控制，完成轨道板承轨面的磨削加工；
7）磨床清洗装置对轨道板承轨面进行清洗、吹干；
8）磨床在线测量装置再次进行轨道板承轨面上所有关键点的测量，确定磨床加工的尺寸精度是否符合铁路设计线路数据，若不符合规定要求,系统将自动将工件送出磨削加工工位；若合格，系统自动将测量数据记入铁路设计线路数据库存档；
9）松开无应力调整系统和定位夹紧装置，将轨道板落回到输送线，将轨道板输送到独立的雕刻装置进行轨道板序号雕刻。
本发明不限于上述实施例，在本发明的构思范围内，本领域的普通技术人员还可对上述实施例作一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种无碴轨道板高效磨削加工方法，其特征在于：在数控磨床中的两纵梁之间设置一横梁，横梁上设置两个主轴箱，两个主轴箱在横梁的长度方向上沿着运动滑轨滑动，主轴箱内设有滑枕，滑枕沿设置在主轴箱内的运动导轨在主轴箱内作竖直上下运动，两主轴箱内的滑枕下端面各设一个磨削主轴，磨削主轴上各设一个整体成形砂轮，每个整体成形砂轮分别对应加工轨道板承轨面的两个半边宽度；所述整体成形砂轮的形状与需要加工承轨面的形状相匹配，驱动磨削主轴回转的驱动电机采用的额定功率为150Kw，电机工作，驱动磨削主轴带动整体成形砂轮对轨道板承轨面的两个半边同时进行磨削加工，横梁沿纵梁长度方向滑动，带动整体成形砂轮对承轨面在长度方向上进行加工，调整主轴箱在横梁长度方向上的滑动距离，即调整整体成形砂轮在承轨面宽度方向上的对刀位置，所述运动导轨的个数为四根，四根运动导轨均设置在主轴箱内壁，所述磨削主轴采用直径200mm的滚动轴承，主轴支撑间距为磨削尺寸的1.5倍以上，最高转速为2000r/min，砂轮的线速度为65m/s。
2.根据权利要求1所述的无碴轨道板高效磨削加工方法，其特征在于：所述运动滑轨的个数为四根，上面两根设置在横梁的上面，下面两根设置在横梁的下面，两个主轴箱均容纳在横梁中开设的封闭框内，封闭框为矩形结构，运动滑轨沿着封闭框的长度方向设置，两个主轴箱均在封闭框的长度方向沿着运动滑轨运动。
3.根据权利要求1所述的无碴轨道板高效磨削加工方法，其特征在于：所述整体成形砂轮是金刚石砂轮。
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