CN111101408A - 一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，包括刀具架（1），刀具架（1）连接铣削驱动装置（101），刀具架（1）下端还装有铣削头（102），刀具架（1）右侧通过法兰盘（104）固定在旋转驱动轴（203）上，旋转驱动轴（203）安装在轴箱体（2）中，旋转驱动轴（203）上安装有涡轮（202），轴箱体（2）顶部装有角度调整伺服驱动器（201），通过角度调整伺服驱动器（201）旋转驱动输出端安装的蜗杆（204），通过蜗杆（204）的旋转带动涡轮（202）及旋转驱动轴（203）围绕与钢轨延伸方向平行的纵向回转轴旋转，以实现铣削头（102）的实时角度的调整。本发明可实时调整铣削头角度，可将铣削头旋转至侧面或顶面以方便检修。

Description

一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置

技术领域

本发明涉及铁路养护设备，尤其涉及一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置。

背景技术

近年来，我国地铁轨道交通发展迅速，伴随运量增加和运行速度的提高，钢轨表面损伤问题开始越来越突出，其中常见的损伤有钢轨滚动接触疲劳裂纹、波磨和曲线上端钢轨侧磨。如果钢轨表面损伤得不到及时、有效的整修，将严重影响行车安全以及钢轨使用寿命。

为了保证列车运行的安全性、稳定性和舒适性，改善轮轨接触关系，降低列车运行时的噪声，提高钢轨的使用寿命，同时减缓钢轨表面伤损扩展速度, 必须采用快速、高效的移动式在线整修技术来消除钢轨表面伤损，恢复钢轨良好的廓形和平顺度。

目前，在线钢轨整修技术有钢轨打磨、钢轨铣磨和钢轨铣削三种。

目前的钢轨在线铣削作业车（简称铣轨车）作业包括粗铣和精铣两套工序，首先采用圆周铣削技术对钢轨表面进行纵向铣削完成粗铣的工序，随后采用端面铣削技术对粗铣后的钢轨表面进行精铣，铣轨车作业效率较高，适合消除轨距角、外侧角的肥边或塑性变形，其作业准备工作较少，也不需要拆除轨旁设备，相比钢轨打磨车而言，铣轨车作业对空气、噪声的污染小。

但目前的铣轨车所采用的精铣装置，由于采用端面铣削的方式，刀盘安装在车体下部，因此受制于空间的影响对刀盘的更换检修造成了较大的不便，且现有精铣装置主要采用将刀盘向上旋转至车体上部再由检修人员进行拆装刀具检修的方式，该种检修方式最大的缺点在于需要占用车体内部较大的空间进行检修操作，不利于铣轨车整车紧凑布局要求的实现；此外，由于铣削作业时无法调整铣削头的角度，因此无法实现非对称个性化的铣削加工，且目前的精铣装置由于采用液压油缸进行位移定位控制，定位精度低。

综上所述，目前急需一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，通过铣削头的旋转不仅节省检修空间，还能够弥补现有精铣装置存在的技术缺陷；既能实现对钢轨多角度的个性化铣削，完全采用粗铣与精铣组合的方式来实现对钢轨损伤或缺陷的完全修复，又具有采用多套精铣装置替代粗铣工作装置的潜在优势。

专利号为ZL201510283194.5的中国发明专利公开了一种移动式钢轨铣削车的精铣装置，其包括至少一个刀具架(1)，该刀具架(1)连接铣削驱动装置(2)，刀具架(1)下端还装有铣削头(3)，铣削驱动装置(2)的输出端通过机械传动装置与铣削头(3)的驱动轴连接，刀具架(1)一侧还连接液压驱动垂直移动和定位装置(4)以及一组电动水平移动和定位装置(5)，每组液压驱动垂直移动和定位装置(4)与所述电动水平移动和定位装置(5)连接，电动水平移动和定位装置(5)用于定位所述铣刀的水平位置。该发明所提供的移动式钢轨铣削车的精铣装置不仅能够对粗铣过的钢轨进行再次精细的轨形修整，修复效果好，作业效率高，不使用打磨方式进行钢轨的二次修整，环境污染小，而且由于刀具架可绕回转轴旋转，铣刀架及其刀片更换方便。但该发明在铣削作业时无法调整铣削头的角度，无法实现非对称个性化的铣削加工。因此仍需改进。

专利号为ZL201180006924.7的中国发明专利公开了通过机械加工对轨头(2)的运行表面(17)重新加工的装置(1)，包括被沿着轨头(2)引导的框架(5)，其中两个机械加工刀具支撑在轨头(2)的两侧上。两个机械加工刀具能够在相反方向上被旋转地驱动，且能够抵着在所述机械加工刀具的端面处的运行表面(17)放置。为了创造有利的机械加工条件，机械加工刀具被设计为端面铣刀(11)，其旋转轴线(12)在公共平面(13)上延伸，且其切削区域横向于轨头(2)的纵向方向相互重叠，且两个端面铣刀(11)通过传动齿轮箱(10)连接到公共的旋转驱动器(9)。但该发明在铣削作业时无法调整铣削头的角度，无法实现非对称个性化的铣削加工。因此仍需改进。

发明内容

本发明提供一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，主要用于完成铣轨车精铣这道工序，用于弥补国内的技术空白，刀具更换更为方便，即在需要进行铣刀盘检修更换时将铣削头旋转至便于操作的角度，如旋转90度后刀盘朝向车体外侧，从而便于操作；并能实现不同角度的铣削，铣削作业质量更好。

本发明中规定：与钢轨平行的方向为纵向，与钢轨垂直的方向为横向，重力方向为垂向；移动式地铁钢轨在线铣削车作业时的作业方向一侧为右向，反之为左向。

本发明的一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，包括至少一个刀具架，该刀具架连接铣削驱动装置，所述刀具架下端还装有铣削头，所述铣削驱动装置的输出端通过机械传动装置与所述铣削头的驱动轴连接，以便驱动所述铣削头上的铣刀盘旋转；所述刀具架一侧还通过法兰盘连接在用于调整角度的旋转驱动轴上，通过所述旋转驱动轴的旋转实现所述刀具架的整体旋转，从而实现所述铣削头的角度调整；实现所述铣削头角度调整的旋转驱动轴是围绕钢轨平行方向的纵向回转中心轴进行旋转的；用于调整角度的所述旋转驱动轴安装在轴箱体中；所述轴箱体能够通过液压油缸驱动进行垂向运动实现下刀和收刀动作；所述轴箱体上还安装有定位滑靴；所述定位滑靴通过垂向丝杆转动带动垂向螺母座运动的传动方式实现垂向位移；所述垂向丝杆的转动通过是垂向伺服驱动器即伺服电机或液压马达实现；所述定位滑靴垂向位移后，保证能与铣刀存在垂向位置差，当铣刀垂向位置低于定位滑靴时即实现铣削进给；所述铣削进给即通过控制定位滑靴与铣刀的垂向位置差实现；所述轴箱体安装在能在滑轨上横向移动的溜板座上；所述溜板座的横向移动通过横向丝杆转动带动横向螺母座运动的传动方式实现；所述横向丝杆的转动是通过横向伺服驱动器即伺服电机或液压马达驱动；所述溜板座的横向移动量通过横向仿形跟随装置控制实现；所述溜板座的横向移动量控制的实现保证了铣刀工作时在钢轨顶面上横向位置的稳定；本钢轨在线铣削加工装置安装在铣轨车上，作业时可随时调整铣削头的角度，实现对钢轨轨头不同角度部位的铣削。

优选的是，所述换刀检修的旋转驱动轴通过涡轮蜗杆的形式进行传动，所述旋转驱动轴上安装有涡轮，通过伺服电机或液压马达驱动蜗杆转动，蜗杆转动驱动涡轮转动从而实现换刀检修的旋转驱动轴的转动。

在上述任一方案中优选的是，所述刀具架的数量为两个。

在上述任一方案中优选的是，所述刀具架位于连接梁的横向中心轴对称布置。

在上述任一方案中优选的是，所述每组铣削头均包括主轴箱体，所述主轴箱体末端通过连接轴连接两个啮合式旋转端面铣刀盘，主轴箱体的另一端安装有减速器，所述减速器的输入端安装有电机或液压马达用于驱动铣刀盘的旋转。

在上述任一方案中优选的是，所述减速机采用行星减速机。

在上述任一方案中优选的是，所述端面铣刀盘的直径尺寸在150mm至350mm之间。

在上述任一方案中优选的是，所述铣削驱动装置在作业时驱动同一组铣削头内的两个端面铣刀盘分别沿轴向旋转且二者旋转方向相反。

在上述任一方案中优选的是，所述铣削驱动装置在作业时也可以只驱动单个刀盘实现从多种角度对钢轨轨头的铣削。

在上述任一方案中优选的是，所述轴箱体左侧包含U型腔，所述U型腔空间用于定位滑靴的安装。

在上述任一方案中优选的是，所述定位滑靴通过两根垂向滑轨安装在轴箱体上。

在上述任一方案中优选的是，所述轴箱体通过两根垂向滑轨安装在溜板座上，通过至少一个垂向安装的液压油缸驱动轴箱体的垂向滑动位移。

在上述任一方案中优选的是，所述垂向安装的液压油缸安装时大腔在上方，油缸的腔体耳座固定在溜板座上，活塞杆端固定在轴箱体上。

在上述任一方案中优选的是，所述溜板座通过至少两根横向滑轨安装在底架上。

在上述任一方案中优选的是，所述底架上安装有丝杆螺母，所述螺母与溜板座直接通过螺栓固定连接，通过丝杆的转动实现螺母带动溜板座上在滑轨上实现横向滑动位移。

在上述任一方案中优选的是，所述铣削头后侧包括吸嘴，用于吸收铣削头铣削钢轨过程中产生的铁屑并将铁屑送入连接于所述吸嘴出口的吸屑管内；所述吸屑管用于将铁屑输送至铁屑贮存装置。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本钢轨在线铣削加工装置的铣削头角度可实时调整，铣削头通过围绕与钢轨延伸方向平行的纵向回转轴旋转实现铣削头的实时角度调整；

（2）通过铣削头的角度调整可同时利用两个铣刀盘或者单独使用一个铣刀盘对钢轨轨头的任一角度实施铣削加工，以消除表面病害；

（3）由于铣削头可以旋转，在需要对铣刀盘进行检修时便可以将铣削头旋转至侧面或顶面，方便检修操作，并节约检修空间。

（4）本装置的横向、垂向的位移采用滚丝丝杆+螺母传动的方式实现，铣削进给量通过控制铣削头与定位滑靴的垂向位移差实现。

附图说明

图1为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置的一优选实施例的结构示意图。

图2为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例中刀具架的一优选实施例的结构示意图。

图3为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例中轴箱体的一优选实施例的结构示意图。

图4为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例中轴箱体的一优选实施例的内部结构示意图。

图5为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例中底架的结构示意图。

图6为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例在刀具更换检修状态的示意图。

图7为按照本发明的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置图1所示实施例在不同角度对钢轨进行铣削加工的示意图。

附图标记说明：

1刀具架；2轴箱体；3定位滑靴；4底架；5溜板座；6钢轨；7轨枕；101铣削驱动装置；102铣削头；103吸嘴；104法兰盘；105铣刀盘；106辅助驱动器；107主驱动器；108减速器；109主轴箱体；201角度调整伺服驱动器；202涡轮；203旋转驱动轴；204蜗杆；301垂向伺服驱动器；302垂向丝杆；303垂向螺母座；401横向伺服驱动器；402横向丝杆；403横向螺母座；404横向滑轨；501垂向滑轨；502 液压油缸。

具体实施方式

本发明中规定：与钢轨平行的方向为纵向，与钢轨垂直的方向为横向，重力方向为垂向；移动式地铁钢轨在线铣削车作业时的作业方向一侧为右向，反之为左向。

下面结合图1-7详细描述所述可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置的优选技术方案：

实施例1：一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，如图1所示，其包括两个刀具架1，刀具架1连接铣削驱动装置101，刀具架1下端还装有铣削头102和吸嘴103；刀具架1右侧通过法兰盘104连接在用于调整铣削头102角度的旋转驱动轴203上，通过该驱动轴203的旋转可以实现实时对铣削头102角度的调整；用于调整铣削头102角度的驱动轴203安装在轴箱体2中；轴箱体2安装在溜板座5的垂向滑轨501上，能够通过液压油缸502驱动进行垂向运动；轴箱体2上还安装有定位滑靴3；定位滑靴3通过螺栓与垂向螺母座303固定在一起；定位滑靴3通过垂向丝杆302转动带动垂向螺母座303运动的传动方式实现垂向位移；垂向丝杆302的转动通过垂向伺服驱动器301实现；定位滑靴3垂向位移后，保证能与铣刀盘105存在垂向位置差，当铣刀盘105垂向位置低于定位滑靴3时即实现铣削进给；所述铣削进给即通过控制定位滑靴3与铣刀盘105的垂向位置差实现。

本实施例中，铣削驱动装置101的输出端通过主轴箱体109与铣削头102的驱动轴连接，以驱动铣削头102上的铣刀盘105旋转。

本实施例中，铣削驱动装置101包括主驱动器107及辅助驱动器106，其中主驱动器107通过减速器108与主轴箱体109连接，辅助驱动器106直接安装在主轴箱体109上。

如图4所示，本实施例中，旋转驱动轴203的转动是通过角度调整伺服驱动器201带动蜗杆204转动，从而驱动涡轮202转动，涡轮202与旋转驱动轴203固定连接，因此实现旋转驱动轴203的转动。

如图5所示，本实施例中，溜板座5安装在底架4的横向滑轨404上；溜板座5与横向螺母座403通过螺栓固定在一起；溜板座5的横向移动通过横向丝杆402转动带动横向螺母座403运动的传动方式实现；横向丝杆402的转动是通过横向伺服驱动器401驱动，从而实现溜板座5在底架4上的横向移动。

如图6所示，通过旋转驱动轴203将铣削头102旋转至侧面或顶面，从而增大检修空间，实现铣刀盘105的便捷检修及更换。

如图7所示，通过旋转驱动轴203将铣削头102旋转至任意角度，只利用一个铣刀盘实现对钢轨6的轨头任意指定部位的铣削加工。

本实施例中，铣刀盘105的外径优选150mm-350mm。

本实施例中，本钢轨在线铣削加工装置通过底架4固定在铣轨车的车架上。

实施例2：一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，同实施例1，不同之处在于：用于调整角度的旋转驱动轴203采用油缸推杆的方式进行旋转驱动。

实施例3：一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，同实施例1，不同之处在于：用于调整角度的旋转驱动轴203采用齿轮齿条传动的方式进行旋转驱动。

本发明的工作原理：作业时，由发动机或接触网（第三轨）提供动力，通过丝杆转动带动溜板座5横向运动，及液压油缸502垂向运动将端面铣刀盘105放置在预定位置，启动本钢轨铣削装置的主传动装置，根据目标廓形通过旋转驱动轴203将铣削头102调整至所需角度，然后铣刀盘105达到额定转速之后通过定位滑靴3垂向进给，直到铣刀盘105与定位滑靴3垂向位置恰好一致，电动水平移动和定位装置控制铣刀的水平移动，直到铣刀盘105恰好贴合在钢轨6的内侧时就可以进行铣削作业，此时所述铣轨车以设定的速度前进，根据铣削进给量，利用铣刀盘105端面安装的铣刀对钢轨6顶面、轨矩角和工作边同时进行铣削加工，消除钢轨6表面损伤，既可将钢轨6轨头表面一次铣削成型，也可再次对轨头表面进行二次精铣加工。铣削后的铁屑被吸嘴103吸走并输送至指定地点。

本发明不仅能够对粗铣过的钢轨进行再次精细的轨形修整，修复效果好，作业效率高，环境污染小，而且由于铣刀头可绕纵向回转轴旋转，实现多角度铣削，并节省空间使铣刀盘及刀片更换更为方便。

上述各实施例仅为优选的技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于所描述的以上各个实施方案，所述优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

Claims (10)

1.一种可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，包括至少一个刀具架（1），刀具架（1）连接铣削驱动装置（101），刀具架（1）下端还装有铣削头（102）和吸嘴（103），其特征在于，刀具架（1）右侧通过法兰盘（104）固定在用于调整铣削头（102）角度的旋转驱动轴（203）上，旋转驱动轴（203）安装在轴箱体（2）中，旋转驱动轴（203）上安装有涡轮（202），轴箱体（2）顶部装有角度调整伺服驱动器（201），通过角度调整伺服驱动器（201）旋转驱动输出端安装的蜗杆（204），通过蜗杆（204）的旋转带动涡轮（202）及旋转驱动轴（203）围绕与钢轨延伸方向平行的纵向回转轴旋转，以实现铣削头（102）的实时角度的调整。

2.如权利要求1所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，将旋转驱动轴（203）由涡轮（202）、蜗杆（204）旋转驱动替换成油缸推杆或者齿轮齿条传动的方式进行旋转驱动。

3.如权利要求1所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，轴箱体（2）安装在溜板座（5）的垂向滑轨（501）上，轴箱体（2）上还安装有定位滑靴（3），定位滑靴（3）通过螺栓与垂向螺母座（303）固定连接，垂向螺母座（303）套装在垂向丝杆（302）上，垂向丝杆（302）与垂向伺服驱动器（301）相连接，铣削加工深度是通过垂向伺服驱动器（301）的旋转驱动定位滑靴（3）垂向位移，当定位滑靴（3）的垂向位置高于铣削头（102）时即实现铣削进给，定位滑靴（3）与铣削头（102）的高度位置差即为设置的铣削加工深度。

4.如权利要求1所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，刀具架（1）的数量为两个。

5.如权利要求1所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，所述铣削驱动装置（101）包括主驱动器（107）和辅助驱动器（106），每组铣削头（102）均包括主轴箱体（109），主轴箱体（109）末端通过连接轴连接两个啮合式旋转端面铣刀盘（105），主驱动器（107）通过减速器（108）与主轴箱体（109）连接，辅助驱动器106直接安装在主轴箱体（109）上。

6.如权利要求5所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，铣刀盘（105）的外径尺寸为150mm-350mm。

7.如权利要求5所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，减速器（108）采用行星减速器。

8.如权利要求3所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，定位滑靴（3）通过两根垂向滑轨（501）安装在轴箱体（2）上。

9.如权利要求3所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，轴箱体（2）通过两根垂向滑轨安装在溜板座（5）上。

10.如权利要求3所述的可以调整铣削头角度的钢轨在线铣削加工装置，其特征在于，包括底架（4），底架（4）上装有横向伺服驱动器（401）、横向丝杆（402）、横向螺母座（403）、横向滑轨（404），横向伺服驱动器（401）与横向丝杆（402）相连接，横向丝杆（402）上套装有横向螺母座（403），溜板座（5）安装在横向滑轨（404）上，溜板座（5）与横向螺母座（403）通过螺栓固定连接。

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