CN102535279B - 一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法 - Google Patents

Abstract

一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，经在线实测获得焊接接头区纵向的温度与平直度数据，根据温度变化与钢轨平直度变化量的关系将实测的平直度曲线转换为排除温度影响的经温度校正后的平直度曲线，再由校正的平直度曲线算出打磨位置和范围、进刀量等参数，由可编程控制器根据计算的精磨参数自动和柔性控制精磨的过程，并对每一轮精磨后已校钢轨接头的正平直度曲线进行再次测定，并重设精磨参数，开始新一轮精磨，直至测出的已校正平直度曲线达到标准要求。该方法能对粗磨过的钢轨焊接接头进行全程自动精磨，精磨过程自动化程度高，精磨成本低、精磨后的焊接接头外观光滑、平直度好，不会磨出低接头；也便于数据追溯、分析与追责。

Description

一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法

技术领域

本发明涉及一种轨道交通无缝线路钢轨现场焊接接头数控精磨质量控制方法。

背景技术

高速重载无缝线路的快速发展对无缝线路质量提出了严格的要求。钢轨先在焊轨厂焊接成为250-500米的长轨条，再运送到现场进行长轨焊接成无缝线路。钢轨焊接接头平直度作为无缝线路外观质量的一个重要指标，中华人民共和国铁道行业标准TB/T1632.1-2005《钢轨焊接》对钢轨焊接接头行车面、导向面平直度指标也做了相应的规定。打磨是确保钢轨焊接接头平直度稳定达标的重要手段之一，打磨同样分为焊轨厂打磨和现场打磨：

焊轨厂焊接接头的打磨分为粗磨和精磨，能较好的完成钢轨打磨工作，但其精磨设备体积大、价格昂贵，不能用于现场作业。

现有现场打磨设备在打磨过程中，采用仿形轮在钢轨纵向来回运动仿磨，其进刀电机及其驱动的砂轮进刀运动、往复电机及其驱动的精磨头往复运动、仿形电机及其驱动的仿磨导向架旋转运动等打磨动作均靠人的经验和观察进行人工操作和控制，自动化程度低、劳动强度大、仿磨质量低、精度差，操作人员很容易将钢轨焊接接头打成低接头而导致报废重焊。此外，由于仿磨时采用旋转的砂轮对钢轨焊接接头打磨，钢轨焊接接头温升不均匀会引起钢轨平直度变化，打磨完成后直接测量的平直度数据是忽略了温升不同引起的平直度变化，故不能真实反映冷却后的打磨钢轨焊接接头的平直度。导致其测试的平直度误差大，钢轨焊接接头的合格率低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种钢轨现场焊接接头数控精磨质量控制方法，该方法能对粗磨过的钢轨焊接接头进行自动精磨，精磨过程的自动化程度高，精磨成本低、精磨后的钢轨焊接接头外观光滑、平直度好。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，包括的步骤为：

a、温度与平直度的关系测定：通过钢轨焊头温度/热变形模拟试验，获得钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线。

b、平直度检测：

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到行车面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出行车面经温度校正后的平直度曲线。

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到导向面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出导向面经温度校正后的平直度曲线。

c、参数预置：工控机根据b步得到的经温度校正后的行车面和导向面平直度曲线，确定出钢轨焊接接头精磨时的进刀量、往复电机的运行速度以及时间、仿形电机的旋转角度，并将这些参数预置到可编程控制器中；

d、仿形精磨：可编程控制器启动，并按设定的砂轮旋转速度及c步预置的参数控制精磨头的主电机及其驱动的砂轮的旋转运动、进刀电机及其驱动的砂轮进刀运动、往复电机及其驱动的精磨头往复运动、仿形电机及其驱动的仿磨导向架旋转运动，完成一轮精磨动作；然后可编程控制器控制这些精磨动作停止；

e、重复b步操作，如检测出的平直度不合格，重复c、d两步操作，否则，精磨完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、该方法根据温度变化与钢轨平直度变化量的关系将实测的钢轨焊接接头的平直度曲线转换为排除温度影响的经温度校正后的(钢轨冷却后)平直度曲线，再由校正后的的平直度曲线计算出进刀量等精磨参数，由可编程控制器根据计算的精磨参数自动控制精磨的过程，并对每一轮精磨后的已校正平直度曲线进行再次测定并重设精磨参数，开始新一轮的精磨直至测出的已校正平直度曲线达到要求。由于预设参数时的经温度校正后的平直度曲线为消除温度影响的钢轨的平直度，因此精磨时的进刀量等参数为可真正保证精磨质量、接头光滑且效率高的参数。而精磨后测试合格的平直度曲线也是消除温度影响的钢轨的已校正平直度，其平直度数据能更准确反映实际钢轨接头的平直度大小。因此，采用本方法精磨后的钢轨接头其平直度好，合格率高。

二、由可编程控制器根据预设参数全程自动控制精磨过程，自动化程度高，可靠性强，重复性好；人工干预操作少，工人劳动强度低，降低了人工成本，使得精磨成本低。

上述的d步的仿形精磨中可编程控制器启动并根据c步预置的进刀量参数控制砂轮的进刀运动的具体做法是：

安装于精磨头上的测力传感器检测出打磨力经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据打磨力、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的打磨力和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

或者，安装于精磨头上的火花传感器检测出打磨时的火花量经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据火花量、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的火花量和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

或者，安装于电机控制箱内的主电机负载传感器检测出主电机的负载，经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据主电机负载及打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的负载和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

进刀控制采用以上力传感器、火花传感器、主电机负载这三种之一，均能简单方便地保证进刀量的准确控制，能很好地保证打磨质量。

上述的b步的平直度检测中工控机还将每次得到的经温度校正后的行车面或导向面平直度曲线及相应的焊接接头编号存入硬盘中并定期自动汇总、生成报表、统计合格率。

这样，更便于质量管理，也便于数据追溯、分析与追责及焊接工艺的进一步修正与完善。

下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例一

本发明的一种具体实施方式为：一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，包括的步骤为：

a、温度与平直度的关系测定：通过钢轨焊头温度/热变形模拟试验，获得钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线。

b、平直度检测：

b、平直度检测：

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到行车面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出行车面经温度校正后的平直度曲线。

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到导向面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出导向面经温度校正后的平直度曲线。

c、参数预置：工控机根据b步得到的经温度校正后的行车面和导向面平直度曲线，确定出钢轨焊接接头精磨时的进刀量、往复电机的运行速度以及时间、仿形电机的旋转角度，并将这些参数预置到可编程控制器中；

d、仿形精磨：可编程控制器启动，并按设定的砂轮旋转速度及c步预置的参数控制精磨头的主电机及其驱动的砂轮的旋转运动、进刀电机及其驱动的砂轮进刀运动、往复电机及其驱动的精磨头往复运动、仿形电机及其驱动的仿磨导向架旋转运动，完成一轮精磨动作；然后可编程控制器控制这些精磨动作停止；

e、重复b步操作，如检测出的平直度不合格，重复c、d两步操作，否则，精磨完毕。

本例的d步的仿形精磨中可编程控制器启动并根据c步预置的进刀量参数控制砂轮的进刀运动的具体做法是：

安装于精磨头上的测力传感器检测出打磨力经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据打磨力、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的打磨力和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

本例的b步的平直度检测中工控机还将每次得到经温度校正后的行车面或导向面平直度曲线及相应的焊接接头编号存入硬盘中并定期自动汇总、生成报表、统计合格率。

实施例二

本例与实施例一基本相同，所不同的仅仅是：

d步的仿形精磨中可编程控制器启动并根据c步预置的进刀量参数控制砂轮的进刀运动的具体做法是：

安装于精磨头上的火花传感器检测出打磨时的火花量经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据火花量、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的火花量和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

实施例三

本例与实施例一基本相同，所不同的仅仅是：

d步的仿形精磨中可编程控制器启动并根据c步预置的进刀量参数控制砂轮的进刀运动的具体做法是：

安装于电机控制箱内的主电机负载传感器检测出主电机的负载，经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据主电机负载及打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的负载和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

Claims (3)

1.一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，包括的步骤为：

a、温度与平直度的关系测定：通过钢轨焊头温度/热变形模拟试验，获得钢轨温度与钢轨的行车面平直度、导向面平直度变化量之间的关系曲线；

b、平直度检测：

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到行车面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出行车面经温度校正后的平直度曲线；

可编程控制器控制仿形电机，将精磨头偏转到导向面，控制往复电机将精磨头和固定在其上面的激光测距传感器和非接触式测温器移动到打磨导向架的一端；然后控制精磨头从打磨导向架的一端移动到另一端，在此移动过程中实时记录初始平直度、温度及其对应的位置，并将这些数据传送给工控机，存储初始状态含温度影响的平直度数据，再根据a步得到的钢轨温度与钢轨平直度变化量之间的关系曲线，减除各位置温度与钢轨平直度的变化量得到经温度校正后的钢轨冷却后的平直度数据，绘出导向面经温度校正后的平直度曲线；

c、参数预置：工控机根据b步得到的经温度校正后的行车面和导向面平直度曲线，确定出钢轨焊接接头精磨时的进刀量、往复电机的运行速度以及时间、仿形电机的旋转角度，并将这些参数预置到可编程控制器中；

d、仿形精磨：可编程控制器启动，并按设定的砂轮旋转速度及c步预置的参数控制精磨头的主电机及其驱动的砂轮的旋转运动、进刀电机及其驱动的砂轮进刀运动、往复电机及其驱动的精磨头往复运动、仿形电机及其驱动的仿磨导向架旋转运动，完成一轮精磨动作；然后可编程控制器控制这些精磨动作停止；

e、重复b步操作，如检测出的平直度不合格，重复c、d两步操作，否则，精磨完毕。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，其特征在于：所述的d步的仿形精磨中可编程控制器启动并根据c步预置的进刀量参数控制砂轮的进刀运动的具体做法是：

安装于精磨头上的测力传感器检测出打磨力经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据打磨力、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的打磨力和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数；

或者，安装于精磨头上的火花传感器检测出打磨时的火花量经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据火花量、打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的火花量和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数；

或者，安装于电机控制箱内的主电机负载传感器检测出主电机的负载，经A/D转换后送可编程控制器，可编程控制器按预设的进刀量，再根据主电机负载及打磨时间与进刀量的关系，计算出相应的负载和打磨时间，控制进刀电机正反转及往复电机的往复次数。

3.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接接头数控精磨质量控制方法，其特征在于：所述的b步的平直度检测中工控机还将每次得到的经温度校正后的行车面或导向面平直度曲线及相应的焊接接头编号存入硬盘中并定期自动汇总、生成报表、统计合格率。