CN103495743B - 一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备及旋削工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备及旋削工艺。为了简化轨道轮踏面的修复工序，提高修复效率，所述机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备包括装在滚动试验台导轨上的安装底座，装在安装底座上沿X轴方向布置的旋削导轨，装在旋削导轨之上并可沿X轴方向往复移动的大拖板，装在大拖板之上并可沿Z轴方向往复移动的小拖板，装在小拖板之上对所述轨道轮的待加工踏面进行旋削的弹性刀具；所述轨道轮的一侧设有驱动轨道轮旋转的负载电机。本发明不需要对轨道轮进行拆装，即可快速地对轨道轮踏面的形状曲线进行修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备及旋削工艺。
背景技术
现有的机车车辆滚动试验台长时间工作后，其轨道轮踏面磨损，轨道轮踏面磨损到一定程度需要进行修复，以恢复原有的踏面形状曲线。由于滚动试验台现场位置关系的原因，采用现有的修复装备无法在现场对轨道轮踏面进行修复，因此，如图1所示，目前轨道轮踏面的修复工艺为先将轨道轮拆下，然后运送到车床上去进行旋削加工，再将旋削加工好的轨道轮装置重新安装，此种方法工序复杂，轨道轮装置拆卸困难，整个维修耗费的时间长，费用高。
从以上的轨道轮踏面修复工艺可以看出，轨道轮踏面修复工序多，轨道轮从滚动试验台上拆卸及安装复杂，技术要求高，整个轨道轮修复耗费的时间长，费用高。由于在轨道轮装置拆卸时轴承及轴均无法从轨道轮上拆下，在运输过程中还存在轴及轴承损坏等风险。
发明内容
为了简化轨道轮踏面的修复工序，提高修复效率，本发明旨在提供一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，该旋削装备不需要对轨道轮进行拆装，即可快速地对轨道轮踏面的形状曲线进行修复，由此可大大缩短轨道轮踏面的修复时间，降低轨道轮修复的费用，减少轨道轮装置其他部件在运输过程中毁损的风险。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，在沿轨道轮轮轴轴线的任意位置处界定了正交(X，Y，Z)笛卡尔坐标系，其中所述坐标系的X轴沿所述轨道轮轴线方向延伸，Y轴沿竖直方向延伸，Z轴沿着滚动试验台导轨的长度方向延伸；其结构特点是，该旋削装备包括装在滚动试验台导轨上的安装底座，装在安装底座上沿X轴方向布置的旋削导轨，装在旋削导轨之上并可沿X轴方向往复移动的大拖板，装在大拖板之上并可沿Z轴方向往复移动的小拖板，装在小拖板之上对所述轨道轮的待加工踏面进行旋削的弹性刀具；所述轨道轮的一侧设有驱动轨道轮旋转的负载电机，所述小拖板上设有测量旋削导轨与轨道轮轴线之间距离的激光测距系统；在旋削导轨上设有数控系统，该数控系统分别与大拖板、小拖板、激光测距系统相连，并根据运动指令程序及激光测距系统检测的距离参数控制弹性刀具对所述轨道轮的待加工踏面进行旋削加工。
所述滚动试验台导轨优选为T型槽导轨；所述安装底座为高度可调式的安装底座；弹性刀具消振的效果好。
以下为本发明的进一步改进的技术方案：
进一步地，作为一种具体的驱动大拖板和小托板运动的结构形式，所述旋削导轨上装有驱动大拖板沿X轴方向往复移动的X轴伺服电机与丝杠传动；所述大拖板上装有驱动小拖板沿Z轴方向往复移动的Z轴伺服电机与丝杠传动。
为了防止大拖板和小托板窜动，所述旋削导轨上端面开有燕尾槽，所述大拖板沿着该燕尾槽往复移动；所述大拖板上端面开有燕尾槽，所述小拖板沿着该燕尾槽往复移动。
为了防止加工铁屑对加工踏面和旋削装置造成伤害，所述轨道轮下方设有强磁集屑装置。
所述轨道轮通过轴承装在轮轴上，该轨道轮的轮轴两端设有调整轴承内外圈相对间隙的轴承游隙调整装置。
所述弹性刀具与装在旋削导轨上的数控系统间接相连，由数控系统控制弹性刀具对轨道轮踏面进行旋削。
进一步地，本发明的另一个目的是提供一种利用上述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备对轨道轮进行旋削的工艺，其包括如下步骤：
1）根据滚动试验台导轨的位置尺寸调整好安装底座，将机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备安装在滚动试验台导轨上，利用激光测距系统调整旋削导轨与轨道轮轴线之间的相对位置，进行对中找正；
2）调整弹性刀具刃口与轨道轮的相对位置，进行切削前的对刀；
3）调整负载电机的转速，利用数控系统控制弹性刀具对轨道轮踏面进行旋削粗加工和精加工。
在步骤3）中，将旋削的工艺参数输至数控系统，并进行数控编程，由数控系统控制弹性刀具对轨道轮踏面进行加工。
为了提高加工精度和一致性，在步骤3）进行加工时，利用激光测距系统检测的旋削导轨与所述轨道轮轴线之间的距离参数传至数控系统，进行旋削运动的自动补偿。
藉由上述结构，本发明的一种轨道轮旋削工艺及装备，是利用滚动试验台负载电机带动轨道轮进行旋转，通过安装在滚动试验台上专用的切削工艺装备对轨道轮进行切削加工，以修复轨道踏面的曲线形状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明利用了滚动试验台变速负载电机的旋转运动，采用了专用的切削加工工艺装备，减化了轨道轮踏面旋削工艺，从而提高了轨道轮踏面旋削的效率、减少了轨道轮踏面旋削的风险。
本发明轨道轮旋削工艺装备中，采用了激光测距，提高了加工的一致性和加工精度；采用了强磁集屑系统，有效地避免了切削铁屑对设备的伤害，避免了环境污染；采取了控制和调整轨道轮装置游隙的措施，提高了切削加工的精度。
总之，本发明不需要对轨道轮进行拆装，即可快速地对轨道轮踏面的形状曲线进行修复，大大缩短了轨道轮踏面的修复时间，提高了修复效率，降低了轨道轮修复的费用，避免了轨道轮装置其他部件在运输过程中毁损的风险。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是现有轨道轮踏面修复工艺流程图；
图2是本发明轨道轮踏面修复工艺流程图；
图3是本发明旋削装置的结构原理图；
图4是图3的俯视图。
在图中
1-可调安装底座；2-燕尾槽导轨；3-X轴伺服电机与丝杆传动；
4-大拖板；5-Z轴伺服电机与丝杆传动；6-轴承游隙调整装置；
7-小拖板；8-弹性刀具机构；9-数控系统；10-激光测距系统；
11-强磁集屑装置；12-轨道轮；13-负载电机；14-T形槽导轨。
具体实施方式
一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，如图3和4所示，系统由可调安装底座1、燕尾槽导轨2、大拖板机构3,4、小拖板机构5,7、轴承游隙调整装置6、弹性刀具机构8、数控系统9、激光测距系统10、强磁集屑装置11组成。可调安装底座安装在滚动试验台T型槽导轨上，安装底座可根据不同滚动试验台T型槽导轨的位置尺寸进行调整；燕尾槽导轨为大拖板的移动提供载体，并限制大拖板Z坐标方向的窜动；大拖板机构的伺服电机通过联轴器与滚珠丝杆直联，大拖板与丝杆采用螺母连接，利用伺服电机带动丝杆旋转，达到大拖板左右移动，实现切削加工X坐标方向的运动，同时大拖板上采用燕尾槽结构，限制中拖板X坐标方向的窜动；小拖板机构与大拖板机构相似，实现切削加工Z坐标方向的运动；轴承游隙调整装置通过弹簧/钢球机构推压轨道轮，调整轨道轮装置轴承的游隙，防止轨道轮在旋削加工时的轴向窜动；弹性刀具机构，用于切削轨道轮踏面，同时可减小轨道轮装置径向游隙产生的影响；激光测距系统中采用激光测距来测量设备与轨道轮轮廓轴线的距离，调整设备相对轨道轮的安装位置精度，同时通过数控系统自动补偿和调整切削运动参数，保证两个轨道轮加工的一致性和加工精度；数控系统实现切削运动的操控，绘制二维图形，提供人机界面；强磁集屑系统通过嵌入强磁的筛网，防止铁屑飞溅和收集铁屑，避免了铁屑对轨道轮装置的伤害和对环境的污染。
轴向游隙调整装置是通过调节轴承内圈来实现轴承内外圈相对间隙的调整，当然，还可通过调节轴承外圈来实现轴承内外圈相对间隙的调整。
如图2所示，具体实现过程为：
1）根据滚动试验台导轨的位置尺寸调整好可调安装底座，将设备安装在滚动试验台T型导轨上。
2）调整轨道轮装置轴承轴向游隙，调整设备与轨道轮相对位置，进行切削前的对中找正。
3）将旋削的工艺参数输入轨道轮旋削装备的数控系统，进行数控编程。
4）将滚动试验台变速负载电机的转速调到适合工艺切削的要求，操作轨道轮旋削装备的控制系统进行旋削粗加工。
5）激光测距系统和控制系统自动完成精加工数据设定，进行精加工。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (8)
1.一种机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，在沿轨道轮（12）轮轴轴线的任意位置处界定了正交(X，Y，Z)笛卡尔坐标系，其中所述坐标系的X轴沿所述轨道轮（12）轴线方向延伸，Y轴沿竖直方向延伸，Z轴沿着滚动试验台导轨（14）的长度方向延伸；其特征在于，该旋削装备包括装在滚动试验台导轨（14）上的安装底座（1），装在安装底座（1）上沿X轴方向布置的旋削导轨（2），装在旋削导轨（2）之上并可沿X轴方向往复移动的大拖板（4），装在大拖板（4）之上并可沿Z轴方向往复移动的小拖板（7），装在小拖板（7）之上对所述轨道轮（12）的待加工踏面进行旋削的弹性刀具（8）；所述轨道轮（12）的一侧设有驱动轨道轮（12）旋转的负载电机（13）；所述小拖板（7）上设有测量旋削导轨（2）与轨道轮（12）轴线之间距离的激光测距系统（10）；在旋削导轨（2）上设有数控系统（9），该数控系统（9）分别与大拖板（4）、小拖板（7）、激光测距系统（10）相连，并根据运动指令程序及激光测距系统（10）检测的距离参数控制弹性刀具（8）对所述轨道轮（12）的待加工踏面进行旋削加工。
2.根据权利要求1所述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，其特征在于，所述旋削导轨（2）上装有驱动大拖板（4）沿X轴方向往复移动的X轴伺服电机与丝杠传动（3）；所述大拖板（4）上装有驱动小拖板（7）沿Z轴方向往复移动的Z轴伺服电机与丝杠传动（5）。
3.根据权利要求1所述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，其特征在于，所述旋削导轨（2）上端面开有燕尾槽，所述大拖板（4）沿着该燕尾槽往复移动；所述大拖板（4）上端面开有燕尾槽，所述小拖板（7）沿着该燕尾槽往复移动。
4.根据权利要求1所述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，其特征在于，所述轨道轮（12）下方设有强磁集屑装置（11）。
5.根据权利要求1所述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备，其特征在于，所述轨道轮（12）通过轴承装在轮轴上，该轨道轮（12）的轮轴两端设有调整轴承内外圈相对间隙的轴承游隙调整装置。
6.一种利用权利要求1-5之一所述的机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备对轨道轮进行旋削的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据滚动试验台导轨的位置尺寸调整好安装底座，将机车车辆滚动试验台轨道轮旋削装备安装在滚动试验台导轨（14）上，利用激光测距系统（10）调整旋削导轨（2）与轨道轮（12）轴线之间的相对位置，进行对中找正；
2）调整弹性刀具（8）刃口与轨道轮（12）的相对位置，进行切削前的对刀；
3）调整负载电机（13）的转速，利用数控系统（9）控制弹性刀具（8）对轨道轮（12）踏面进行旋削粗加工和精加工。
7.根据权利要求6所述的旋削工艺，其特征在于，在步骤3）中，将旋削的工艺参数输至数控系统（9），并进行数控编程，由数控系统（9）控制弹性刀具（8）对轨道轮（12）踏面进行加工。
8.根据权利要求6或7所述的旋削工艺，其特征在于，在步骤3）进行加工时，利用激光测距系统（10）检测的旋削导轨（2）与所述轨道轮（12）轴线之间的距离参数传至数控系统（9），进行旋削运动的自动补偿。
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