CN1087040A - 切削加工由摩擦辊驱动的轮对的方法及实施方法的机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切削加工轮对的方法，轮对的轮 子具有一个工作面和一个带凸缘顶的凸缘，轮对被夹 持在定心机构中并经过至少一个摩擦辊来驱动和/ 或支承，所述的摩擦辊可借助贴紧力靠在轮对至少一 个辊子的圆周面上且在贴紧力作用下能够跟随瞬时 接触面的径向位置变化。该方法是为防止产生断面 误差和切屑滚压并避免产生嗄嗄声和滑转的危险。 上述目的是这样达到的，即在至少一个凸缘的凸缘顶 上由切削形成一个与轮对轴的旋转轴线同心的圆周 面，然后，在后续切削期间在上述同心的圆周面上驱 动轮对。

Description

本发明涉及一种切削加工轮对的方法，该轮对的轮子具有一个工作面和一个带有凸缘顶的凸缘，在该方法中，轮对被夹持在中心位置并通过至少一个由贴靠力靠在轮对的至少一个轮的圆周面上的摩擦辊来驱动和/或支承，摩擦辊在贴靠力作用下能够跟随瞬时接触面的径向位置变化，此外，本发明还涉及实现上述方法的机器。

上述类型的方法已经由DE-OS3931747和DE-PS3809250而公知。轮对借助靠在其轮子工作面上的摩擦辊来驱动以进行再成型，摩擦辊可以跟随工作面的径向位置变化。再成型时，材料在摩擦辊之下被车削掉并到达一个过渡区，进一步切削加工时则将已经再成型的工作面部分靠到摩擦辊上，以便能够继续驱动工作面。由未加工的轮圆周面到已经再成型的轮圆周面的摩擦辊的上述过渡区已经公开并可以由DE-PS4001793、图3、4、6、8、10、12及相应的说明书部分而得知。用该方法可以进行连续的不间断的切削。但该方法的应用表明，摩擦棍会将产生的车

滚压入轮子已经再成型的表面内并在那里形成不允许的划痕。此外，在摩擦辊由还未加工的轮圆周面向已经再成型好了的轮圆周面上过渡时，摩擦辊会在其所属的轮上作用一个轴向力，该力进一步作用在轮对上并引起轮对变形，这种变形会造成正在再成型工作面区域的断面形状误差。此外，特别是在由轮圆周面的未加工部分向轮圆周面已经再成型好的部分的过渡阶段，摩擦辊可能会依据切削深度而出现不希望的滑转，这将损坏车削刀具及摩擦辊，并且在已经再成型的截面部分留下不允许的划痕。

按照DE-PS1286371及DE-AS1124782所公开的装置，轮对是由靠在其轮上的摩擦辊支承和驱动的。在加工工作面时摩擦辊靠在轮的凸缘上驱动并随后换位，以便在随后的凸缘加工中靠在工作面上驱动。在此，轮对无顶尖地支承在摩擦辊上并且摩擦辊自身刚性地安装在加工位置。在工作面上驱动时，也存在着切 滚压的危险。由于工作面再成型时轮对由摩擦辊在凸缘上驱动，那么对于安装在由凸缘润滑而运行的车辆上的轮对来说，在切削时轮对凸缘上粘附的油层会使摩擦辊产生滑转，从而降低了机械效率，且损坏车削刀具和摩擦辊，在已经再成型好的截面部分也会出现不允许的划痕。此外，在再成型时并于凸缘上驱动轮对时，由于回转偏差或凸缘顶的外形缺陷可能会产生嘎嘎声。

DE-OS3102091公开了一种再成型轮对的轮子的方法和装置，其中，轮对由摩擦辊驱动，摩擦辊在贴靠力作用下靠在轮对的轮子上并能够跟随瞬时接触面的径向位置变化。在用一个铣刀再成型前，凸缘顶至少部分地被车削成圆柱形的，但这种圆柱形车削是为了能够测量轮对的轮子并由测量的数据来确定必要的径向刀具进给。

由DE-AS1815689还知道一种在不拆卸的列车中测量轮对的轮箍断面的方法和装置，根据该方法，测量前在进行凸缘顶的的圆柱形车削时，轮对也是由在贴靠力作用下的运动的摩擦辊来驱动的，车出的圆柱形凸缘顶随后用于轮对的测量。

DE-PS2036093公开了又一种再成型轮对的轮子的方法，再成型时，轮对被无顶尖支承着而且摩擦辊自己被刚性地安装在加工位置。根据该方法，凸缘顶被滚压成扁平的且与轮对轴同心，以在后面的工作面再成型时作为摩擦辊的驱动面。为了造出足够宽的驱动面，就需要不期望的高的轧制力（该力由机器所承受）。此外，对于多油凸缘，在扁平滚压的圆周面上有油，从而在扁平轧制（滚压）及以后的工作面再成型时导致摩擦辊滑转。如果轮对是在工作面上驱动的，那么又存在切 滚压的危险。

DE-AS1285839公开了一种不推出车削轮对的车床，其中，轮对被无顶尖夹持并且再成型时由摩擦辊在凸缘的圆周面上驱动，摩擦辊在贴紧力作用下能够跟随瞬时接触面的径向位置变化。凸缘再成型时，摩擦辊在已经车好的工作面上驱动轮对，从而也存在着车

滚压入已经再成型的工作面中的危险。当在凸缘圆周面上驱动时，如果凸缘顶是润滑的或以其它形式被污染，也存在摩擦辊滑转的危险。

DE-PS3215939公开了一种提高由摩擦辊传递的摩擦力的方法，根据该方法，在再成型之前和期间用低摩擦力的衬垫清洁用于传递摩擦力的表面区域，结果表明，轮对的轮子上用于摩擦辊驱动的洁净的圆周面可以提高切削的效率，但是其在工作面上驱动也存在切

滚压的危险。

实用新型Nr    G9109904公开了一种用于切削加工中心夹持的并由靠在轮子圆周面上的摩擦辊驱动的轮对的机器，其中，轮对再成型时也是由靠在凸缘上的摩擦辊来驱动，摩擦辊在贴紧力作用下能够跟随瞬时接触面的径向位置变化。然而其缺缺点是，当凸缘被污染时达不到所希望的切削效率，并且凸缘顶的外形缺陷可能会在切削中产生嘎嘎声。

因此，本发明的任务是提供一种方法，以避免切

滚压，消除在过渡区域由摩擦辊的轴向位移而产生的断面误差和在过渡区域摩擦辊的滑转，消除在凸缘顶上驱动时因油脂润滑而产生的摩擦辊的滑转，以及避免在凸缘顶上驱动时由于凸缘顶的外形缺陷而产生嘎嘎声和在最终的再成型切削时于凸缘顶上产生过大的切削深度。

本发明的任务还在于提供一种实现本发明方法的机器。

在后面的叙述中，“摩擦辊”不仅是指驱动轮对的轮子的辊子，而且轮对的轮子还支承在这些辊子上。

由开头所述类型的方法出发，根据本发明的方法，上述任务是这样解决的，即至少在一个凸缘的凸缘顶部切削出一个与轮对轴同心的圆周面，然后，在后续的切削中轮对靠上述同心的圆周面来驱动。

对于严重磨损的（车）轮子特别在其凸缘槽的部分和在外部凸缘侧面部分的外形已经用坏，因此，必须沿径向向内较多地移动，由再成型而产生的名义设计断面，从而就要在凸缘区域具有特别大的切削深度，再成型切削时大的加工深度对切削进刀有干扰作用。如果凸缘顶在最终的再成型切削前进行预车削，不仅可制出一个与轮对轴的旋转轴线同心走向的圆周面，而且对随后的切削可以减小该位置的切削深度。

此外，凸缘的预车削可确保去掉凸缘顶的油层，使驱动摩擦辊靠至光洁的金属圆周面上，该圆周面具有较大的摩擦系数并可提高切削的效率，在此，还削除了摩擦辊滑转的危险。

因为与轮对轴的旋转轴线同心地预车削了凸缘顶，也使得由在钢轨上运转而产生的外形缺陷，如划道或不圆度得以消除，从而也消除了再成型时产生嘎嘎声的根源，并改善了制出的新断面的质量。通过驱动预车削的凸缘，摩擦辊在后续切削时（该切削可能是最终的再成型）不必由磨损的轮圆周面移动到已经车好的轮圆周面上。

特别是由摩擦辊从轮子圆周面的未加工部分移到其已再成型好的部分而产生的缺陷，如切 滚压入已经再成型的工作面和断面误差可以不再出现，在现有技术中由靠在工作面上的摩擦辊作用在轮对上的不期望的轴向力也不再出现。

本发明的方法规定，对于凸缘顶的切削，至少要在轮对的一个轮子的工作面上来驱动轮对。

当在工作面上驱动轮对时，对于驱动来说只需要一个简单成型的辊子，而将辊子随后靠到同心车削的凸缘圆周面上则只是将轮对相对辊子向后移动一个较短的距离。可能导致摩擦辊滑转的油脂或其它污染物在精车削时完全去掉，从而在凸缘上为驱动提供一个光洁的金属表面。

在本发明方法的一个设计中建议，将凸缘顶的同心圆周面制成圆柱形的，对于在轮子上用于摩擦辊的圆柱形接触面只需要一个简单成形的摩擦辊，这样可以降低制造成本并同时在轮子上形成一个最佳的接触轮廓，从而降低了摩擦辊在接触面上的压力。摩擦辊可以具有一个单一直径的圆柱形圆周面，但理想的是，摩擦辊具有两个不同直径的圆周面，可以将一个圆周面用于驱动凸缘，一个圆周面用于驱动工作面，并且可以使一个圆周面上的污染物难于延及到摩擦辊的另一个圆周面上。也可以在一个辊段上限制污染物，例如通过作为障碍物的经向穿孔或沟槽而将圆柱形的摩擦辊段彼此分开，从而可降低污染的漫延。

当然，也可以将凸缘顶精车削成一个新断面形状，用于靠在这样经过精车削的凸缘上的摩擦辊段则可以匹配在倒圆的圆周面上，以得到一种尽可能好的接触曲线（轮廓）。

本发明的切削加工至少一个在中心夹持的轮对的设备包括至少一个可靠在上述轮对的至少一个轮子圆周面上的摩擦辊以及至少一个夹持和移动加工刀具的刀架，其中可靠上的摩擦辊在贴紧力作用下也可以保持移动，以使之至少能够跟随瞬时接触面的径向位置变化，根据本发明的设备，其任务是这样完成的，即设置至少一个驱动摩擦辊，它用于靠在至少一个凸缘的凸缘顶上。

借助上述措施，可以实现在再成型时的在凸缘上的驱动或凸缘精车削时在工作面上的驱动，也可以在一个连续的切削中实现由外轮箍端面开始直到内凸缘侧面的再成型，由于通过凸缘顶的预车削或凸缘圆周面相对轮对旋转轴线的同心车削可以减小该位置的切削深度，可使切削离开振动摩擦辊之下进行，并且也没有断面误差。

在本发明的另一个设计中，建议摩擦辊的安装可以轴向移动和固定（定位），当轮对被夹持在支承箱上且不能用简单的方法移动时，这种机器结构就非常有利。摩擦辊可以移动的距离必须使之可以靠到工作面及凸缘的圆周面上。

按照本发明的一种改型，建议摩擦辊用一个辊支承架安装在一个可在轴向移动和定位的滑座上。

这种结构对于不推出车削轮对的车床非常有利，因为它必须在车辆中内装加工轮对，并且在这种情况下内装的轮对不可能产生一个轴向移动。但这种结构不局限于不推出车削轮对的车床。

在本发明机器的一个变换结构中，定心机构可同方向且可同步轴向移动和定位，其移动的距离应当能够选择性地将凸缘顶或工作面靠到摩擦辊上，夹持在定心机构中的轮对的这样一种移动用简单的方法就能实现，由于定心机构一般是保持在顶尖套筒中的尾架顶尖并且顶尖套筒是可电动或液压移动的，那么通过对顶尖套筒的相应控制就能达到顶尖套筒连同夹持的轮对的同向的轴向同步移动，而不存在困难。顶尖套筒的这种控制已经公知，不必详述。

在机器中心和轮对中心一致时能够靠住一个或两个轮子凸缘圆周面的摩擦辊在轮对由机器中心轴向移动后相对轮对应具有这样的位置，即轮对可在一个轮子的工作面上驱动。如果轮对在该非中心位置驱动且加工两个轮子的凸缘顶，则加工出与轮对轴旋转轴线同心定向的圆周面，该车削过程之后，轮对重又返回机器中心位置，并且摩擦辊现在能够在新车出的凸缘圆周面进行驱动，以进行再成型切削。

摩擦辊可是连续的柱形，也可以是具有两个相邻的不同直径的圆柱形段，也可以具有锥形或一个柱形，一个锥形段。

为了改善从驱动摩擦辊到轮对的轮子上的力的传递，也可以在驱动摩擦辊的圆周面上设置增磨层，从而降低摩擦辊对轮子的贴靠力及减小轮对轴的受载，此外，还可以在切削时达到足够的切削深度。

下面对照附图对发明作进一步描述。

图1和图2是带有摩擦辊驱动装置的用于加工拆出的轮对的轮对车床，

图3和图4是带有摩擦辊驱动装置的用于加工安装在车辆内的轮对的轮对车床，但它也可用于拆出的轮对的再成型，

图5和图6表示了一个具有两不同直径并靠在轮子圆周面上的摩擦辊，

图7和图8表示了一个各区域具有相同直径并靠在轮子圆周面的摩擦辊。

图2中，轮对1由尾架顶尖2、3夹紧并同心布置，尾架顶尖2、3分别由分别可滑动安装在顶尖保护套管6、7内的顶尖套筒4、5夹紧且同心布置。摩擦辊8、8′、9、9′、10、11不应当靠在轮22、23的圆周面12、13上，轮的轮廓尚未被加工。顶尖保护套管6、7设计成套壳式并固定在门状机架80上，它们也可以设计成一体的。

支承摩擦辊10、11的支承架18、19以及分别支承两个摩擦辊，即摩擦辊8、8′、9、9′的反支承架20、21在它们的外端各自具有一个回转点24、25、26和27，以使之能由所属的活塞气缸组件28、29、30、31的作用而回转并靠到轮对的轮上并能够退刀，其中，摩擦辊10、11分别由驱动装置33、34来驱动，两摩擦辊8、8′、9、9′在图中各自仅表示出了一个。上述活塞气缸组件的构成及控制，应当能够使由支承架及反支承架支承的摩擦辊在轮22、23上的接触力的作用下跟随任一瞬间接触表面的径向位置变化。

为了在预成型之前及期间能够在与轮对轴66的旋转轴线14同心走向的凸出轮缘40的圆周面79上驱动轮对1，如图1所示，轮对1被对中在尾架顶尖2、3中并且在轴向沿箭头15的方向移动一个距离32，这样，轮对中心37所处的位置距机器中心38为移动距离32，从而可使摩擦辊8、8′、10靠到轮22的工作面16上。

在此，上述轴向移动例如可以通过安置在顶尖套筒4、5中的活塞气缸组件35、36（包括所属的液压装置，在此没有进一步表示和描述）来实现，这类套筒控制已经公知从而不需详细叙述。

然后，在轮对的非中心位置摩擦辊8、8′、10靠到轮22的工作面16上并驱动轮对1，然后对轮22、23的各凸出轮缘进行精车削，而摩擦辊9、9′和11不被靠上。刀架39、39′支承着用于加工工序的必要的车刀（没有进一步表示），刀架39，39′也具有上述的轴向移动距离，从而在轮对的非中心位置至少可对一个轮进行加工。在突出轮缘40、41上这样制出的圆周面79是与轮对轴66的旋转轴线14同心的。圆周面79可以车削成柱形，也可以具有所给定的新的凸缘顶截面形状，所必需的是轮对再成型时靠在其新的凸缘圆周面上运行的摩擦辊的截面，如此设计，即使得在轮和摩擦辊的接触面上具有接触轮廓。

在完成凸缘40、41的精车削后，轮对1重又沿着轴向返回到机器的中心38，然后，摩擦辊8、8′;9、9′;10;11靠到轮22、23的突出轮缘40、41同心车削后的圆周面上并在此被驱动进行再成型，再成型的次序是由外轮箍端面71、72开始，经过工作面16、17和突出轮缘40、41直到内凸缘侧面73、74。当摩擦辊在支承架18、19和反支承架20、21中相对于机器中心38或上述支承架和反支承架可移动时，在机器中轮对的轴向同心位置也能使摩擦辊8、8′;9、9′;10;11靠到轮22、23的凸缘40、41和工作颀16、17上。

图3、4表示了一台具有摩擦辊驱动装置的轮对车床，其中轮对1由压紧装置44、45和支柱46、47夹紧并对中在其支承箱42、43中，支柱46、47又支承在机身58、59上。带有摩擦辊56、56′;57、57′的辊支承架支承在铰链60、61处，铰链60、61位于水平可移动的滑座50、51上并允许各辊支承架48、49在箭头52、53的方向垂直回转运动，在此，上述辊支承架作了简化表示，例如，它可以是按照DE-2937751的辊支架支承结构。每个辊支承架48、49承载两个摩擦辊，两个摩擦辊中均只表示出了一个且至少有一个摩擦辊是可驱动的。可垂直回转运动的辊支承架48、49由活塞气缸组件54、55支撑，该支撑是这样设计与控制的，即摩擦辊在轮对的轮上的接触力的作用下至少能够跟随瞬时接触面的径向位置变化。滑座50、51可水平地并行于轮对轴66的旋转轴线14在箭头69、70的方向移动，并各由一个带有驱动装置（驱动装置在此没有进一步表示）的传动齿轮62、63来驱动。滑座50、51可以定位，该位置是为摩擦辊驱动轮对而设置的。滑座的这种定位可以在传动齿轮62、63中或借助用于滑座50，51的挡板或夹紧装置来实现，并且由于是公知的，在此没有进一步表示。

图3中，轮对1（如前所述）被夹紧及对中在支承箱42、43中并可在其中旋转。摩擦辊56、56′;57、57′靠在工作面16、17上并驱动轮对1。摩擦辊56，56′;57、57′的驱动装置是公知的，没有进一步表示。

刀具64、65由刀架67、68夹紧和移动，用于加工突出轮缘40、41和与轮对轴66的旋转轴线14同心地制作工作圆周面79，在后续切削中轮对1则依靠该圆周面驱动。

在突出轮缘上制出的与旋转轴线14同心的工作圆周面79可以是圆柱形的，也可以具有一种给定的新的凸缘顶截面形状，所必需的是，设计的用于在上述新的凸缘圆周面上驱动轮对的摩擦辊的截面，应当在轮和摩擦辊的接触面上形成接触曲线。

当凸缘40、41在其顶面加工完毕时，辊支承架48、49借助滑座50、51沿箭头69、70的方向向内移动并且摩擦辊56、56′;57、57′靠到凸缘40、41的新的圆周表面上（图4），在此，刀具64、65实现再成型，其顺序是由各外轮箍端面71、72开始，经过工作面16、17和凸缘40、41直到凸缘的内侧面73、74。

图5中表示了一个靠在轮的工作面16上的摩擦辊75，当轮对如前述那样被驱动时，轮的凸缘40、41被与旋转轴线同心地作精车削，然后将小直径的摩擦辊靠到车出的圆周面79上进行其它车削（图6）。辊段之间的台阶77的作用是防止脏物（如滑润剂）由一个辊段传到其它辊段。

图7中，轮对的一个轮由一个柱形摩擦辊76在工作面16上驱动，摩擦辊的圆周面由一个凹槽78分开，当轮对如前述那样被驱动时，轮的凸缘40、41被与轮对的旋转轴线同心地精车削，然后将摩擦辊76的前面没有使用的辊段靠到已车出的凸缘40、41的圆周面79上进行后续的切削加工（图8）。槽78可以防止脏物由一个辊段到达另外的辊段上。

Claims (10)

1、用于切削加工轮对的方法，轮对的轮子具有一个工作面和一个具有凸缘顶的凸缘，轮对被夹持在定心机构中并经过至少一个摩擦辊来驱动和/或支承，该摩擦辊借助贴紧力靠在轮对至少一个轮子的圆周面上，且在贴紧力作用下能够跟随瞬时接触面的径向位置变化，其特征在于，至少在一个凸缘(40、41)的凸缘顶上由切削加工形成一个与轮对轴(66)的旋转轴线(14)同心的圆周面(79，图8)，然后，在后面的切削中在同心圆周面(79)上驱动轮对(1)。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，至少在轮对（1）的一个轮子（22，23）的工作面（16，17）上驱动轮对（1），以在凸缘顶上切削。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，凸缘顶的同心圆周面（79）被制成柱形的。

4、用于切削加工至少一个夹持在定心机构中的轮对以实现权利要求1-3之一方法的机器，它具有至少一个可靠在轮对的至少一个轮子的圆周面上的摩擦辊，以及至少一个夹持和移动加工刀具的刀架，其中，上述摩擦辊在贴紧力作用下也可以保持移动，以便至少能够跟随瞬时接触面的径向位置变化，其特征在于，至少设有一个驱动摩擦辊（10，11;56，56′;57，57′），用于靠在至少一个凸缘（40，41）的凸缘顶上。

5、根据权利要求4的机器，其特征在于，摩擦辊（10，11;56，56′;57，57′）可以轴向移动和定位。

6、根据权利要求5的机器，其特征在于，摩擦辊（56，56′;57，57′）借助辊支承架（48，49）安装在一个可在轴向移动和定位的滑座（50，51）上。

7、用于切削加工至少一个夹持在定心机构中的轮对以实现权利要求1-3之一方法的机器，它具有至少一个可靠在轮对至少一个轮子圆周面上的摩擦辊，以及至少一个夹持和移动加工刀具的刀架，其中，所述的摩擦辊在贴紧力下也保持运动，以便至少能够跟随瞬时接触面的径向位置变化，其特征是，定心机构（2，4;3，5）可同向且可同步轴向移动和定位，其移动的距离，应能够使凸缘顶或工作面可选择地靠到摩擦辊上。

8、根据权利要求4-7之一的机器，其特征在于，驱动摩擦辊（75）具有两个不同直径的圆柱形部分。

9、根据权利要求4-7之一的机器，其特征在于，驱动摩擦辊（76）具有两个直径相同且由沟槽（78）相互隔开的区域。

10、根据权利要求4-9之一的机器，其特征在于，至少在驱动摩擦辊（10，11;56，56′;57，57′;75，76）的一个区域于圆周面上具有增摩层。

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