CN102187036B - 利用几何结构确定的切刀切削加工工件的方法和装置 - Google Patents

利用几何结构确定的切刀切削加工工件的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工工件（3）的方法，至少一个几何结构确定的切刀（2）借助安装部（5）设置在能绕轴线（9）被旋转驱动的支架（4）上，所述切刀在支架的旋转轨迹上绕轴线运动，并且在切削加工工件期间沿着直的轨迹运动，其特征在于，使切刀连同安装部相对于支架运动，所述切刀的接合深度能借助能调整的操纵主体（7）在加工工件期间改变。本发明还涉及一种具有几何结构确定的切刀的、用于切削加工工件的装置，所述装置具有一能被旋转驱动的支架，切刀借助安装部设置在该支架上，其特征在于，切刀连同安装部相对于支架可运动地设置在支架上，所述装置（1）具有操纵主体，切刀和/或安装部通过该操纵主体能从支架的旋转轨迹偏转出来。

Description

利用几何结构确定的切刀切削加工工件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工工件、特别是铁路路基轨道的方法。本发明还涉及一种具有几何结构确定的切刀的、用于切削加工工件特别是铁路路基轨道的装置。
背景技术
在本发明意义上的工件是具有为了加工基本上平的表面的要加工的主体。工件可以是细长延伸的主体，该主体具有限定的横截面几何结构。在本发明意义上的工件可以由不同的材料、例如塑料或木材、但特别是也可由钢制成。这样的工件在所有技术领域内用于不同的目的。这里要示例性地进一步考虑工件作为铁路路基轨道的应用目的。
工件必须在其制造的框架内被加工。在此经常特别地注意精确的横截面几何结构。此外，制造平的和/或平坦的表面具有重要意义。正是在受到机械应力的工件、如铁路路基轨道中，横截面几何结构和表面必须被有规律地修复。
为了制造工件的平坦的表面，已知很多利用几何结构确定的切刀的切削加工方法，例如刨削和铣削。在此，通常使工件运动通过用于加工工件的装置和/或经过用于加工工件的装置旁边。为了加工长度不确定的工件、如轨道，通常使用于加工工件的装置沿着位置固定地设置的工件和/或在该工件上运动。
通常使用具有被旋转驱动的铣刀的装置用于加工这样的工件，如在DE 10 2006 008 093 A1中所描述地。铣刀具有一套用于铣削轨头的切刀，这些切刀的横截面几何结构由接近圆形的不同半径的部分圆弧组成，其中每个部分圆弧在铁路轨道的滑动面上形成一条痕迹。多痕迹的铣刀具有彼此并排的多个直线的切刀元件，这些切刀元件匹配于轨头的轮廓并且能实现在一个工序中加工整个轮廓。各个切刀也可彼此位错地设置在铣刀上。WO02/06587A1也描述了一种通过带有多于五个沿轨道纵向方向彼此并排的铣削痕迹的圆周铣削使至少轨道的踏面、优选轨道的特别是铁路轨道的轨头横截面轮廓的具有踏面的凸形部分重新形成轮廓的方法。在文献EP 0 952 255 B1、US 4 583 893、US 5 549 505、EP 0 668 398 B1、EP 0 668 397 B1、US 4 275 499、DE32 22 208 C2、WO 95/20071A1和DE 80 34 887 U1中描述了其他的用于切削修整、特别是铣削布设在铁道中轨头的装置。在铣削时不利的是在加工表面上出现的加工痕迹、例如波纹部和/或沟槽。
与此相对地已知这样的装置，在这些装置中利用所谓的轨道刨加工轨头。文献DE 28 41 506 C2公开了一种这样的装置，在该装置中切削刨刀在连续的进给运动中加工轨道。轨道刨由于高的去除深度在高的加工精度情况下消除甚至在强烈开槽的铁道部段上的不规则性。借助刨削可以产生平坦的表面，该表面相对于铣削仅具有仍可忽略的加工痕迹。在刨削时、主要是相对于铣削方法不利的是较小的进给速度、沿进给方向的较高的力需求、长的切屑和/或通常较长的停机时间。
因此目前常见的是，首先在第一工序中利用铣床加工轨道。接着在一继续的工序中便通过磨削减小在铣削时在被加工的表面上出现的加工痕迹、如波纹部和/或留痕。用于磨削的装置在文献US 4 583 895A1、DE 32 27 343 A1、DE 28 01 110 A1和EP 1 918 458 A1中描述。
文献AT 400 863 B描述了一种用于借助沿着加工带被引导的旋转的工具切削修整轨头的装置，其中，各切刀保持在支架中，它们形成一条连续地围绕转向轮引导的节链的链节。
发明内容
本发明的目的在于，创造一种可能性，以在一个工序中并且在高的进给速度时这样地切削加工工件的表面，使得表面是平坦的并且具有极其微小的加工痕迹、如波纹部和/或留痕。本发明的目的也在于，相对于现有技术的缺点改进对工件的、特别是对铁路路基轨道的加工。
按照本发明，所述目的利用一种如下所述的方法来实现。在按照本发明的用于切削加工工件、特别是铁路路基轨道的方法中，至少一个几何结构确定的切刀借助安装部设置在能绕轴线被旋转驱动的支架上，所述切刀在支架的旋转轨迹上绕轴线运动并在切削加工工件期间沿着直的轨迹运动，其特征在于，使切刀连同安装部相对于支架运动，所述切刀的接合深度能借助能调整的操纵主体在加工工件期间改变。
因此，按照本发明规定一种用于切削加工工件的方法，其中，使切刀在切削加工工件期间沿着直的轨迹运动。由此变成可能的是，能在高的进给速度时修整工件的表面，而不出现波纹部。在这里，刨削的优点与铣削的优点相结合。如在铣削时旋转的切刀可以以高的速度相对于工件运动。切刀在切削加工期间的直线运动导致对工件的等同于刨削的加工。在该组合中，在一个工序中高的进给速度在小的力消耗和强烈的去除的情况下是可能的，其中被加工的工件的表面是平坦的并且没有波纹部。修整例如磨削利用该旋转刨削方法是可省去的。无中断的旋转刨削能实现平整加工任意横截面几何结构的理论上无限长的工件。
有利的是，将切刀在支架的旋转轨迹上的运动与一个另外的增大切刀到轴线的距离的运动叠加。由此变成可能的是，以高的旋转速度和大的力消耗实现切刀的铣削运动。通过至少局部地在加工区域内施加到切刀上的叠加的运动，使切刀平行于工件的进给方向运动。在相对于旋转运动的叠加的运动时，使切刀摆动、转动和/或移动。在与旋转运动叠加的运动时，切刀特别是直线地朝向工件移动。切刀平行于进给方向的运动同向地或者反向地实现。
有利的是，利用叠加的所述另外的运动使切刀从支架的旋转轨迹中运动出来。由此变成可能的是，切刀在比在切刀仅仅旋转运动时更长的时间段期间内与工件接合。同时变成可能的是，局部地个别地作用于切刀的接合深度。因此，切刀的接合可以改变或中断，而不中断旋转。
有利的是，支架在旋转轨迹上运动时绕轴线旋转地和/或在圆形轨迹上运动。在圆形轨迹上的旋转的运转运动不仅在其对加工功率和加工结果的作用方面、而且在其技术可实施性方面是特别有利的。
按照本发明，所述目的还利用一种如下所述的装置来解决。按照本发明的、包括几何结构确定的切刀的、用于切削加工工件、特别是铁路路基轨道的装置具有一能被旋转驱动的支架，切刀借助安装部设置在该支架上，其特征在于，切刀连同安装部相对于支架可运动地设置在支架上，所述装置具有操纵主体，切刀和/或安装部通过该操纵主体能从支架的旋转轨迹偏转出来。
因此按照本发明规定一种具有几何结构确定的切刀的、用于切削加工工件的装置，其中，切刀连同安装部相对于支架可运动地设置在支架上。由此可能的是，切刀能借助被驱动的支架的旋转运动以高的速度在小的力消耗情况下相对于工件运动并且同时至少有时平行于工件的表面运动。这能实现切屑去除，该切屑去除如在通常已知的刨削时那样在工件上产生平坦的表面、而没有波纹部。这样的装置可以没有中断地加工几乎无限长的工件、例如铁路路基轨道。由于切刀的不可避免的磨损，在推动中的中断是必然的。有利的是，切刀能可拆卸地固定在安装部上和/或在支架上。由此可能的是，用于保养和维修装置、特别是切刀的中断是短的。
有利的是，装置具有一个操纵主体，切刀和/或安装部能通过该操纵主体从支架的旋转轨迹中偏转出来。由此可能的是，切刀的叠加的运动与切刀支架的旋转运动无关。在此有利的是，安装部特别是在其长度方面是能调整的。由此可能的是，调节在支架轴线与切刀之间的距离、特别是在切刀的零位中。
对于机械实现经证实有利的是，支架构成为能绕轴线旋转地在圆形轨迹上运动的主体、特别是构成为轮或盘。由此可能的是，切刀能以小的能量消耗对工件施加大的力并且能以高的旋转速度运动。在此，切刀设置在支架的外周上。该实施形式在所谓的滚铣刀中已经得到证实。
有利的是，操纵主体在支架的旋转轨迹内部以能滑动地和/或自由滚动地贴靠在支架上的方式设置。由此可能的是，操纵主体能至少间接地作用在切刀上，而不通过耗费的机械与装置、特别是与支架的驱动装置相连接。因此，操纵主体与支架的和切刀的运动无关。操纵主体为切刀形成支座，操纵主体到支架的相应的距离是能调整的。由此可能的是，切刀的接合是能调整的和/或切刀（不中断旋转地）能选出用于加工工件。在修整铁路路基轨道时，例如在软的区域内不需要加工工件表面的确定的部段。通过切刀的这样的选出避免中断装置的连续进给。自由滚动地设置在支架上的操纵主体具有特别小的磨损。
本发明的一种有利的设计方案在于，装置具有多个操纵主体，这些操纵主体到支架的各自的距离能彼此无关地调整。由此可能的是，在一种具有多个并排设置的切刀的装置中，切刀中的一些能与相邻切刀无关地在其接合方面调整和/或选出。当操纵主体设置在偏心轴上时，这种能调整性可特别容易地实现。
为了产生一个另外的叠加切刀的旋转运动的运动，有利的是，安装部构造成具有凸轮的挺杆。由此可能的是，切刀能从支架的旋转轨迹偏转出来、而不作用到支架上。安装部借助凸轮在凸轮与操纵主体接触时是能偏转的。安装部的运动轴线相对于支架的旋转轨迹的切线是倾斜的。运动轴线正好不平行于支架的旋转轨迹的切线。
有利的是，切刀的接合深度能借助能调整的操纵主体在加工工件期间改变。由此可能的是，装置匹配于工件的改变的横截面几何结构在可以不耗费时间的换刀情况下实现。通过改变各个切刀的接合深度，工件的横截面几何结构可以在加工期间持续改变。
支架引导安装部连同切刀经过操纵主体旁边，其中，凸轮压靠到操纵主体上。因为操纵主体不偏离凸轮，所以切刀能通过凸轮与操纵主体的接触从支架的旋转轨迹中偏转出来。通过凸轮与操纵主体的接触，使安装部并且因而还有切刀从支架的旋转轨迹中运动出来。凸轮的几何结构在此匹配于切刀的所希望的运动过程。有利的是，切刀能可拆卸地固定在安装部上。安装部具有复位装置，该复位装置构造成弹簧和/或被加载压力的流体。借助复位装置能对安装部施加指向操纵主体的力。操纵主体能构造成滚动的止挡。由此可能的是，在操纵主体上、在凸轮上并且因此也在切刀上磨损是较小的。通过操纵主体，支架的改善的径跳在较小的径跳误差情况下是可能的。
有利的是，在支架上前后相继地和/或彼此并排地、特别是彼此错开地设置有多个切刀。通过多个前后相继地设置的切刀，可以减小各个切刀的磨损并且因此延长装置在两个保养中断之间的利用时间。多个彼此并排地、特别是错开地设置的切刀能实现被加工的表面不具有留痕。因此，一个工序足以制造工件的刨平的表面。修整例如磨削不是必需的。为了缩短保养和维修工作有利的是，支架由多个区段和/或环构成，其中，在一个区段和/或环上设置有多个切刀连同与它们相配的安装部。为了保养和/或维修工作，单个的和/或同时多个相互连接的环和/或区段能从装置取下。由此可以在短的时间内更换各单个的和/或多个切刀和/或安装部。
有利的是，装置和工件能相对彼此运动。在此，装置能在特别是以铁路路基轨道的形式构成的工件上移动。由此可能的是，将装置例如集成在车辆、特别是铁道车辆中和/或将装置构造成这样的车辆。借助这样设计的装置也可以快速且精确地加工位置固定的工件。
有利的是，装置具有护板。由此可能的是，装置得到保护以防止由于外部影响的污染和/或损坏。
有利的是，彼此并排地和/或前后相继地设置的切刀根据工件的横截面几何结构构成。由此可能的是，借助装置能加工具有复杂横截面几何结构的工件。几何结构确定的切刀能实现加工不同的横截面几何结构如直线、曲线和/或多边形。借助各个切刀的偏转大小的能调整性可以在加工期间改变工件的横截面几何结构。由此变成可能的是，也沿工件的纵轴线对工件的几何结构施加影响。
附图说明
本发明允许不同的实施形式。为了进一步阐明本发明的基本原理，在附图中示出并且在下文说明其中一个实施形式。图中：
图1以示意图示出装置的侧视图；
图2示出在图1中所示装置的剖视图；
图3以在图1中所示装置的放大的局部视图示出装置的安装部的剖视图；
图4示出多个切刀在图1中所示装置上的布置的视图。
具体实施方式
图1至3示出一个具有几何结构确定的切刀2的、用于切削加工工件3的装置1。在该附图中以剖视图示出的工件3是铁路路基轨道。装置1用于加工工件3。在轨道中，在一定的运行持续时间之后和/或在出现磨损时必须修整表面、亦即必须使表面光滑、去除工作面的材料，以便除去极细的裂纹和/或修复横截面几何结构。在此，特别地注意制造尽可能光滑的表面、特别是在轮转动的区域内。对工件3的加工以切刀2实现，该切刀借助安装部5设置在能绕轴线9被旋转驱动的支架4上。护板8防止污物和异物进入装置1中并且损坏该装置。为了能顺利地实施保养工作，护板8能借助螺钉可拆卸地固定。
在图3所示的实施例中，使切刀2由支架4在圆形的旋转轨迹15上根据箭头11运动。切刀2的该运动与在由现有技术已知的滚铣削中的运动相对应。按照本发明，切刀2连同安装部5可运动地设置在支架4上，其中，切刀2和安装部5能相对于支架4运动。通过安装部5的运动，使切刀在一定的时间段内平行于工件3的表面运动。切刀2平行于工件3表面的运动与由现有技术已知的刨的运动相对应。切刀2的该有时平行的运动通过旋转运动与切刀2从支架旋转轨迹中离开的运动的叠加来实现。后一运动通过箭头12示出。用箭头11和12示出的运动的叠加得到切刀2的工作运动16的在图3中用虚线标出的轨迹。
装置具有多个分别可拆卸地固定在一个安装部5上的切刀2。多个安装部5前后相继地（如在图1中所示）以及彼此并排地（如在图4中所示）设置在支架4的圆周上。在图3中详细地示出一构成为挺杆的安装部5。安装部5可运动地设置在支架4中并且具有一凸轮6。在支架4旋转期间，安装部5的凸轮6运动经过不可移动地、但能自由转动的操纵主体旁边。在操纵主体和凸轮6之间接触时，安装部5根据凸轮6的几何结构从操纵主体7运动离开。该运动用箭头12标出。安装部5具有一复位装置14。当凸轮6不再接触操纵主体7时，安装部5通过复位装置14运动到其初始位置中。
图2示出装置1的剖视图。围绕轴线9旋转的支架4环绕地具有很多彼此并排设置的安装部5。为了加工工件3，通过操纵主体7对安装部5的作用，固定在安装部5上的切刀2连同安装部5朝向工件3运动。在所示的实施形式中，装置1具有两个彼此无关地在一根轴10上能自由转动地设置的操纵主体7。通过轴10，除去由操纵主体7为了使切刀2偏转而接受的力。轴10经由弓架19与装置1连接。在图1中所示的弓架19支撑轴10以防止在力作用时的偏离。
面向护板8的操纵主体7能自由转动地设置在轴10的偏心区域13上。这在图2中特别好地示出。轴10是能转动运动的。通过轴10的转动，例如转动180°，这样地改变偏心区域13的位置，使得设置在偏心区域13上的操纵主体7不再能作用到与该操纵主体7相配的安装部5上。这些安装部5不再被偏转，由此这些安装部5的切刀2不再加工工件3，而其他切刀2还加工工件3。但通过调整偏心区域13不仅可以选出个别切刀2。如果仅使轴10转动少许，例如转动20°，便减小、但不中断切刀2到工件3中的接合。因此在利用装置1加工期间和/或借助利用装置的加工可以改变工件3的横截面几何结构。
图4示出带有多个前后相继地和彼此并排地设置的切刀2的支架4的运行面的局部视图。切刀2设置在彼此错开的痕迹轨迹18上，以便在图1至3所示的工件3的被加工的表面上禁止留痕。沿箭头11的方向运动的支架4由多个单个的区段17组成。区段17能可拆卸地相互固定成一个支架4。支架4分成多个区段17能实现快速地更换切刀2。

Claims (19)

1.用于切削加工工件（3）的方法，其中，至少一个几何结构确定的切刀（2）借助安装部（5）设置在能绕轴线（9）被旋转驱动的支架（4）上，所述切刀在支架（4）的旋转轨迹（15）上绕轴线（9）运动并且在切削加工工件（3）期间沿着直的轨迹运动，其特征在于，使切刀（2）连同安装部（5）相对于支架（4）运动，所述切刀（2）的接合深度能借助能调整的操纵主体（7）在加工工件（3）期间改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将切刀（2）在旋转轨迹（15）上的运动与一个另外的增大切刀（2）到轴线（9）的距离的运动叠加。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用叠加的所述另外的运动，使切刀（2）从旋转轨迹（15）运动出来。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，切刀（2）在旋转轨迹（15）上运动时绕轴线（9）旋转地和/或在圆形轨迹上运动。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，所述工件（3）是铁路路基轨道。
6.包括几何结构确定的切刀（2）的、用于切削加工工件（3）的装置（1），所述装置具有一能被旋转驱动的支架（4），切刀（2）借助安装部（5）设置在该支架上，其特征在于，切刀（2）连同安装部相对于支架（4）可运动地设置在支架（4）上，所述装置（1）具有操纵主体（7），切刀（2）和/或安装部通过该操纵主体能从支架（4）的旋转轨迹（15）偏转出来。
7.根据权利要求6所述的装置（1），其特征在于，所述支架（4）构成为能绕轴线（9）旋转地在圆形轨道上运动的主体。
8.根据权利要求6所述的装置（1），其特征在于，所述操纵主体（7）在支架（4）的旋转轨迹（15）内部以能滑动地和/或自由滚动地贴靠在支架（4）上的方式设置。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置（1）具有多个操纵主体（7），所述多个操纵主体到支架（4）或到切刀（2）的旋转轨迹的各自的距离能彼此无关地调整。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置（1）具有多个操纵主体（7），所述多个操纵主体到支架（4）或到切刀（2）的旋转轨迹的各自的距离能彼此无关地调整。
11.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，所述切刀（2）的接合深度能借助能调整的操纵主体（7）在加工工件（3）期间改变。
12.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，所述安装部（5）构造成具有凸轮（6）的挺杆。
13.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，在支架（4）上前后相继地和/或彼此并排地设置有多个切刀（2）。
14.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，所述装置（1）能在工件（3）上移动。
15.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，所述装置（1）具有护板（8）。
16.根据权利要求13所述的装置（1），其特征在于，所述前后相继地和/或彼此并排地设置的切刀（2）根据工件（3）的横截面几何结构构成。
17.根据权利要求6至10中的一项所述的装置（1），其特征在于，所述工件（3）是铁路路基轨道。
18.根据权利要求7所述的装置（1），其特征在于，所述支架（4）构成为轮或盘。
19.根据权利要求13所述的装置（1），其特征在于，所述多个切刀（2）彼此错开地设置。
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