CN116568441A - 用于铣削型材的装置及其相关方法和参考体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其实施为轨道车辆的用于铣削轨道型材的移动装置。该装置具有铣削体，该铣削体具有多个径向切削板(4)并且可绕旋转轴线(2)旋转。单个切削板(4)各自可通过多个夹紧体彼此独立地固定在相应的容纳部中。为了调节切削板(4)，通过挤压体(11)改变流体压力，直到所述切削板(4)以预定的力贴靠在用作支撑体的参考体(13)上。调节器件(8)的作用在切削板(4)上的活塞(7)可通过相应的挤压体(11)彼此独立地致动。

Description

用于铣削型材的装置及其相关方法和参考体

本发明涉及一种尤其设计为轨道车辆的移动装置，用于铣削尤其确定用于轨道车辆的轨道的型材，其具有凸起的运行面和限制型材的侧面，其中该装置沿型材在进给方向上可移动，并且具有至少一个围绕旋转轴可转动驱动的、布置在支架上的铣削体，并且该铣削体具有多个切削板，并且其中多个切削板中的至少单个切削板在各自的容纳部中通过至少一个夹紧体相对于止挡力配合地可贴靠和可拆卸地固定，该止挡作为承台沿圆周方向作用和支撑。此外，本发明涉及一种方法以及用于该装置的参考体。

由于相对较高的轴重和较高的运行速度，轨道经常受到高达轨道材料屈服极限的应力，因此受到磨损，这对轨道头的运行面轮廓有不利影响。

为了消除行驶运行过程中在轨道的运行面上产生的沟槽和波纹需要进行磨损相关的后处理，这些沟槽和波纹会引起车辆轮对的振动，从而扰乱车辆的平稳运行，导致轨道上部结构和车辆的过度磨损，并产生振鸣的行驶噪声。

为此，例如，已知一种用于加工铁轨轨道的方法，其中使用多个旋转磨削盘，这些磨削盘并排和依次排列，其中部分磨削盘根据轨道头的原始轮廓倾斜。借助这种磨削方法可以更好地接近轨道头的原始轮廓。

还有已知的磨削单元，其在端面与轨道表面接合，并且优选地与要磨削的轨道表面形成倾斜角。

EP 2 525 933 B1涉及一种用于对导轨头的运行面进行切削后加工的装置，该装置具有沿导轨头引导的框架。加工工具被设计成反向旋转驱动的端面铣削刀，其旋转轴在一个共同的平面上延伸，其切削区域横向于轨道头的纵向方向地相互重叠。

例如，为了提高加工速度，从DE 32 22 208 A1中已知使用铣削工具，其切削刃分布在刀头圆周上的多个轴向组中，以模拟导轨头轮廓。

然而，由这种圆周铣削引起的铣削工具的单个切削刃的弧形切削过程导致轨道头的轨道纵向波纹表面，其中由于连续切削刃的切屑排出器之间的距离增大，表面质量随着进给速度的增加而恶化。

此外，WO 02/06587A1描述了一种方法，通过具有在轨道的纵向方向上相邻的五个以上的铣削痕迹的圆周铣削来重新成形轨道的轨道头横向轮廓的至少凸起部分。

在EP 0 952 255 B1，US 5，549，505 A，EP 0 668 398 B1，EP 0 668 397B1，US 4，275，499 A和EP 0 148 089 A2中描述了用于切削后加工的附加装置，尤其是用于铣削安装在轨道上的轨道头。

此外，例如通过DE 2841 506C2已知一种装置，其中用所谓的轨道刨床加工轨道头。刨削的一个缺点(尤其是与铣削方法相比)是相对较长的加工时间，因为需要在要加工的轨道部分上进行几次经过。

AT 400 863B描述了一种用于使用沿加工带引导的循环刀具对轨道头进行切削后加工的装置，其中切削刃被固定在支架中，并形成围绕转向轮连续引导的环节链的环节。

WO 2020/190498 A1涉及一种轨道磨削方法，其中根据关于每个轨道的物理状态和期望的轨道轮廓的数据确定去除量。由此，为每个轨道段创建单独的磨削轮廓，该轮廓还考虑了单个磨削模块的配置以及单个磨削模块的独特磨削理论值。用户定义的磨削模式可以包括确定轨道磨削机通过轨道的最大操作速度。

在现有技术中已知的用于滚铣的铣削刀具中，例如，切削板被布置在一个水平位置，使得切削板的主表面放置在支架上，并且可以通过切削板(可转位切削板)的通孔与用于高度调节的间隔板结合地、借助固定螺栓固定。例如，八个切削板覆盖整个横向轮廓，其中它们在圆周方向上偏移，因此相继进行接合。在用铣削工具加工轨道时，可以实现大量的材料去除，但由此产生的表面光洁度需要通过精加工进行后处理。与此相反，使用已知的磨削方法可以实现比铣削更低的材料去除，但是在磨削过程中可以实现更高的进给速度，因此在实践中，由于各自的边界条件，铣削和磨削方法都可以使用。

因此，目前常用的方法是用铣床一次加工轨道，通过磨削来减少铣削在加工表面上产生的波纹或痕迹图像等加工痕迹。

本发明的要解决的技术问题在于，提供一种可行方案，在铣削型材、尤其是确定用于轨道车辆的轨道的型材时，能够满足显著更高的精度要求。尤其是，出现的偏差应减少到几个1/1000毫米，由此可以省去已铣削的型材的后处理。

根据本发明，通过根据权利要求1的特征的装置来解决该技术问题。本发明的扩展设计可从从属权利要求中获得。

因此，根据本发明提供了一种装置，其中切削板的至少单个切削板在其各自的容纳部中、借助通过压力传递流体(尤其是诸如液压油的液压流体)在径向或轴向上可移动和/或可变形的调节器件(该调节器件例如可以具有至少一个尤其平移地移动的活塞)、在径向或轴向上尤其无级地偏转，并且可以借助于夹紧体在不改变指向的情况下以力配合方式固定在已调节的位置上。根据本发明首次实现的是，在使用具有圆周侧或端面布置的切削板的铣削体加工型材的停机时间期间，能够可靠地满足适用于轨道的高要求，以避免不期望的波纹图案，而无需后处理、尤其是无需通过磨削进行到目前为止在实践中不可避免的后处理过程。在此，可以在偏差小于1/100毫米的情况下加工型材。在根据本发明改进的铣削加工中，与磨削加工相比，铣削加工原则上固有的技术优点(如尤其是高去除率和加工过程中的低热量发展)不受限制地保持。此外，与磨削工艺相反，定义的去除量可以设置为切削深度，该切削深度也可以在轨道横截面的不同痕迹或部段中进行不同的尺寸设定。例如，可以将材料去除量针对性地限制在轨道横截面中需要后处理的区域，以便在必要时可以减少材料去除量。由此产生的材料去除量也被无残留物地吸收，从而避免了不希望的材料进入轨道。

根据本发明可以实现的低公差不能通过已知的可行方案实现，已知的可行方案通过间隔盘来补偿高度或调整同一铣削体的不同的、主要是相邻的切削刃的相对径向位置。事实上，即使出于实际原因，也不可能使用间隔盘来补偿几个1/1000毫米范围内的偏差。与此相反，根据本发明，通过调节器件的一个或多个活塞或冲头、通过(特定用于活塞偏转的并与之直接或间接相连接的)压力传递流体的压力改变来单独调节不同的切削板，创造了这种精确调节可能性的前提条件，而这种精确调节不可能通过切削板的纯机械调节或固定来实现。

已经表明，通过一方面调节器件实现的切削板到所需目标位置的移动、以及另一方面借助夹紧体实现的切削板的已调节位置的夹紧锁定以及无级的固定(这两方面的)功能分离，为满足如此高的精度要求创造了先决条件。

此外，通过仅通过用于压力传递流体的管道连接将作用在切削板上的调节器件连接到必要时在空间上分离的压力发生器，从而实现了调节器件的紧凑设计，从而实现了装置相对较小的空间要求。此外，该装置具有低的自重，并且只需要在铣削体上进行很少的结构设计。此外，由于压力发生器在空间上与相应的切削板分离，因此实现了良好的可触及性。由于小的空间要求，在现有表面，尤其是铣削体的圆周表面的情况下，比在实践中至今通常或可能的情况更多的切削板可以分布在圆周上的相应轨道上。由于在加工型材时每个切削板的进给量是有限的，因此可以通过相应地增加数量的切削板来增加相对于铣削体的完整运转的进给量，因此也可以增大进给速度，而不会增加在加工型材时不希望的波纹方面不希望的缺点。

此外，对于理解本发明来说重要的认知是，调节器件不限于可移动活塞，可移动活塞可以在缸体中以通常结构设计以依赖于压力的方式平移到不同的位置。更确切地说，考虑到切削板的达到目标位置的调节距离较小，调节器件也可以通过仅仅弹性变形来引起切削板的位移。通过这种方式，可以以最小的努力创建一个包含压力传递流体的用于切削板偏转的封闭系统，因此不需要活动的活塞。在实践中，在最广泛的意义上，任何具有适当变形性能的可以通过压力传递流体对抗弹性恢复力变形的膨胀或伸展体都适用于这种情况。

在本发明的实用实施例中，插入其各自容纳部中的切削板支撑在调节器件的至少一个、优选两个液压冲头或活塞上。位移所需的压差是通过将作为挤压件的调节体插入(例如拧入)包括压力传递流体的管道容积中来产生的，并且由于压力传递流体中的压力增加导致调节器件的偏转或变形，其中调节体的调节行程可以由调节行程或扭矩控制或调整。

本发明的一个尤其有利的实施例是通过以下方式实现的：在用于滚铣的铣削体的情况下，切削板以其主轴在容纳部中具有径向定向，并且以背离切削刃的端面在切削板的容纳部的与调节器件运动学耦合的支座上径向定向，或者在用于端面铣削的铣削体的情况下，切削板相应地以其主轴在容纳部中具有轴向定向。

在这种情况下，可以为每个容纳部或每个切削板提供一个或多个调节器件，这些调节器件优选地具有相同的结构。此外，多个调节器件可以共同控制，尤其是通过压力传递流体的流通连接，或单独控制，以便能够以期望的可重复的精度调整切削板的期望目标位置。

压力传递流体的流体压力的调节或调整可以通过泵、尤其是压缩机来产生，并且可以通过操纵锁闭机构来保持。另一方面，本发明装置的一种变体尤其实用，其中用于调节压力传递流体的流体压力并操作调节器件以使切削板移位的装置具有至少一个作用在压力传递流体上的可调挤压体，其尤其改变容纳压力传递流体的流体管路的管路体积。在一个简单的变型中，挤压体由一个螺纹螺栓的部段形成，因此只需要旋转运动来改变流体压力，其中调节行程由扭矩控制或调节。

当然，也可以利用液压压力的原理，根据该原理，力与各自的表面成比例，使得调节器件或挤压体利用相对较小横截面的以及在横截面较大的活塞上的压力传递，从而导致在调节器件或活塞上的大作用力。

本发明装置的一种变体被证明是尤其有利的，其中多个切削板分别在平行的轨道(Spur或称为插槽)中布置，轨道分别与型材的横向轮廓的各一个部段相关联。因此，可以用分别所需的切割深度加工横向轮廓的不同的、甚至重叠的部段。在实践中，如有必要，可以省去根据本发明的所有切削板的固定，并且可以常规地固定与横向轮廓不太相关的单个切削板。

此外，尤其实用的是，用于滚铣的铣削体的几个、尤其是全部在相邻平行的轨道中布置的切削板在圆周方向上相互偏移，或者在用于端面铣削的铣削体的情况下，切削板彼此具有角度偏移，以便实现切削板的切削接合的均匀分布。

本发明装置的另一种同样特别实用的变型这样实现，即夹紧体可以通过螺旋连接来调节，其通过要么对于夹紧体的固定要么对于夹紧体的分离的反向旋转方向执行。通过为此分段地配备反向延伸的螺纹部段的、设计为芯轴的螺旋连接，切削板不仅可以快速地固定在所需的目标位置，而且可以根据需要从容纳部中移除。此外，这种配有左螺纹和右螺纹的螺旋连接也便于调节作用在夹紧体上的预定固定力。

所述装置可以有利地设计为端面铣刀或者说平面铣刀，切削板在端侧上布置在其上，并且设计为圆周铣刀或者说滚铣刀，其中切削板布置在铣削体的圆周上。在本发明装置的另一种变型中，所述铣削体的切削板通过调节器件在其各自的容纳部中仅在所述铣削体的横向轮廓和/或轨道的这样的区域内可调节，其中所述横向轮廓和/或切削刃与(设计为滚铣刀或圆周铣刀的)铣削体的旋转轴形成小于45°的锐角，或者在所述区域中所述横向轮廓和/或切削刃与(设计为端面铣刀的)铣削体的旋转轴形成大于15°的角度。

基本上，被设计为滚铣刀或圆周铣刀的铣削体具有与横向轮廓的型廓相适应的凹形。因此，在横向轮廓的横向部段和与该部段相关联的切削板(其布置成与横向轮廓成15°和90°之间的角度)的区域内出现铣削加工，其在切削板相对于待加工的轨道表面的相对定向方面对应于端面铣削或实现加工质量。相反，根据本发明的切削板的固定也可在适当凹形成型的面铣刀的情况下首先在该部段中使用，其中切削刃与横截面(参照旋转轴)形成一个相应的角度。

本发明的技术问题还通过一种方法来解决，该方法借助可平移移动的调节器件相对于装置的相应容纳部地定位、调整和/或校准至少单个切削板，该调节器件通过压力传递流体偏转，其中流体压力通过充当挤压体的调节体改变并且从而调整调节器件，直至相应切削板的背对调节器件的切削刃达到所需的目标位置。在这种情况下，切削板在径向方向上尤其无极地偏转，并且在不改变定向的情况下，通过夹紧体将其力配合地固定在设定的径向位置上。调节器件被压力传递流体加载并根据压力而偏转，从而位于容纳部(作为引导装置)中与调节器件运动学耦合的切削板的位置被调节。最后，由夹紧体固定切削板，该夹紧体以其自身已知的方式将切削板夹紧锁定地固定，优选地力配合地和可拆卸地固定在沿圆周方向支撑的止挡上。例如，一种合适的压力传递流体是液压油。

可通过非接触测量系统检测或监控切削板所需目标位置的保持或设置。特别成功的方案在于，根据本发明方法的一种变体，多个切削板相继地或同时地以预定的力、借助相应的调节器件朝向凸起的参考体匹配待制造的横向轮廓运动并以高精度调节。在相关的横向轮廓方面，参考体对应于要制造的型材的目标形状。现在已经表明，通过使用调节器件将切削板主要以力控制的方式相对参考体设定位置，可以实现出奇精确的目标位置设置，尤其是相对于相邻切削板，而无需检测测量值。此外，切削板的设置只需要很少的人工努力，这在很大程度上消除了误操作。各个切削板的移位可以按照预定顺序进行，其中依次设置空间上间隔的、尤其是不相邻的切削板。

因此，在横向轮廓的所述部段中可以进行不需要后处理的精加工，而在横向轮廓的其余部段可以留下余量，该余量将通过随后的平面铣削去除。铣削加工优选地与承载装置的车辆相对于型材的进给运动同步进行，其中不排除逆反运行的加工。

这种在装置和/或用于执行所述方法中所使用的参考体设计为凸起的，并且在与所述装置的规定的相对目标位置上用作至少单个切削板的支撑体，其中，所述参考体具有多个、尤其是确定用于操作所述夹紧体的工具的凹口，通过所述凹口借助工具固定所述夹紧体，并且以调节的位置被固定。本发明利用了这样一种认识，即相对于作为支撑体的参考体的不同切削板的位移不仅更容易实现，而且相较于以特定测量技术检测的特定位置的设置、受到更小的误差影响。相应地，对应于要产生的横向轮廓，以预定的力将切削板相对参考体移动，从而可以高精度地调节。

优选地，参考体具有凹口，通过凹口，夹紧体可以借助工具固定，并且切削板的设置好的位置可以被固定。

本发明允许多种实施方式。为了进一步说明其基本原理，其中一个在附图中示出并在下面描述。在附图中：

图1示出具有多个切削板的本发明装置的铣削体的立体视图；

图2示出打开的铣削体的立体视图，其中切削板安置在定向面；

图3以后视图示出铣削体的立体视图；

图4示出与用于定向切削板的参考体相结合的铣削体的侧视图；

图5示出沿图4中的线V-V剖切铣削体和参考体的纵截面；

图6示出具有通过流体通道成对耦合的调节器件的铣削体变型的剖切侧视图；

图7示出铣削体另一变型的剖切侧视图，其具有与参考体连接的中心连接的调节器件。

图1示出了用于铣削加工型材的装置1，该装置1可沿未示出的待加工型材的纵向延伸移动。装置1具有可围绕图5中可识别的旋转轴2旋转运动的铣削体3，该铣削体3具有多个径向切削板4。各个切削板4通过多个夹紧体6在各自的容纳部5中相互独立地相对未示出的止挡进行力配合地预紧。

根据下面更详细说明的图示实施例，各个切削板4中的每一个可以通过调节器件8的两个活塞7调节，方法是改变作用在活塞7上的压力传递流体的压力，并且由于压力传递流体的这种压力变化而导致活塞7的偏转。

为此，切削板4以背对切削板4的切削刃9的表面支承在容纳部5的与调节器件8运动性耦合的支座10上。

通过这种方式，通过调节器件8实现将切削板4平移到所需的目标位置，同时通过夹紧体6实现相应切削板4的如此设置的位置的夹紧锁定和因此无级固定。

为了增加压力传递流体的流体压力，图5和图6所示的作用于压力传递流体的挤压体11在填充压力传递流体的流体通道12内被移位。为此，挤压体11分段地与铣削体3中的相应螺纹适配器中的自密封螺纹(未进一步说明)耦合，以便可以例如通过扭矩扳手以最小的努力手动调节所需的位置。

为了调节，流体压力由挤压体11改变，从而调整调节器件8，直到相应切削板4的背对调节器件8的切削刃9达到所需的目标位置，在该目标位置中，相应切削板4以预定力与图4、5和7所示的参考体13贴靠。其中，装置1的参考体13用作所有切削板4的支撑台。在相应切削板4达到预定的目标位置后，通过参考体13中的凹口14可以操作夹紧体6，从而在无需事先移除参考体13的情况下固定切削板4。

图5至图7示出了装置1的不同变型。在图5中可以看到一种变型，其中调节器件8的两个在流体技术上分离的活塞7可借助各自的输入装置15分别由单独的挤压体11操作。因此，通过活塞7彼此独立且异步地移动，支撑在其上的切削板4可以根据需要以可调节的角度相对于与旋转轴2的横截面倾斜。

相对地，在图6和图7所示的变体中，作用在切削板4的两个活塞7上的压力是一致恒定的。为此也提供了两个挤压体11，然而，它们平行地作用于公共流体通道12的耦合流体管线，从而使流体压力一致。因此，两个挤压体11平行地作用于两个活塞7，这两个活塞7由一个公共输入装置15供给压力传递流体，其中两个挤压体11可以设置为一方面进行粗调节，另一方面进行细调节。

此外，图7还示出了一种变型，其中通过压力传递流体的中央输入装置15对所有活塞7以及因此而移动的所有切削板4同时施加相同的压力。因此，与所示的参考体13结合，产生与参考体13相对应的内部平衡和一致的预紧力，因此，该变型在实践中允许简单和快速地调整所有切削板4。

附图标记清单

1装置

2旋转轴

3铣削体

4切割板

5容纳部

6夹紧体

7活塞

8调节器件

9切削刃

10支座

11挤压体

12流体通道

13参考体

14凹口

15输入装置

Claims (10)

1.一种用于铣削尤其是确定用于轨道车辆的轨道的型材的移动的装置(1)，所述型材具有运行面和侧面，其中该装置沿型材的纵向延伸在进给方向上能够移动并且具有至少一个围绕旋转轴(2)可转动驱动的铣削体(3)，该铣削体具有多个切削板(4)，其中多个切削板(4)中的至少单个切削板为了固定在各自的容纳部(5)中通过至少一个夹紧体(6)相对设计为止挡的承台力配合地预紧，其特征在于，切削板(4)的至少单个切削板在其各自的容纳部(5)中、借助调节器件(8)能够在径向和/或轴向上偏转，并且能够借助于夹紧体(6)固定在已调节的位置上，其中调节器件(8)设计成能够通过压力传递流体移动和/或变形。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，切削板(4)以其主轴在容纳部(5)中具有径向或轴向定向，并且以背离切削板(4)的切削刃(9)的表面支承在容纳部(5)的与调节器件(8)运动学耦合的支座(10)上。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，相同和/或不同的容纳部(5)的多个支座(10)能够由压力传递流体共同加载。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，其特征在于，装置(1)为了调节压力传递流体的流体压力具有至少一个作用在压力传递流体上的可调节的挤压体(11)。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，多个切削板(4)分别布置在平行的轨道中，所述轨道与所述型材的横向轮廓的部段分别相关联。

6.根据前述权利要求中至少一项的所述装置，其特征在于，多个、尤其是所有布置在相邻平行轨道中的切削板(4)在铣削体(3)的圆周方向上彼此具有偏移。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，夹紧体(6)能够借助螺旋连接设置，所述螺旋连接通过相反的旋转方向固定或分离夹紧体(6)。

8.一种用于相对于装置(1)的相应容纳部(5)调节根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)的至少单个切削板(4)的方法，其中，所述调节器件(8)通过压力传递流体偏转，方法是流体压力通过作用为挤压件的挤压体(11)改变并由此调整调节器件(8)，直到相应的切削板(4)的背对调节件(8)的切削刃(9)到达期望的目标位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，多个切削板(4)借助各自的调节器件(8)以预定的力相对参考体(13)移动。

10.一种在根据权利要求1至7中的至少一个所述的装置(1)和/或用于执行根据权利要求8或9的方法中应用的参考体(13)，其特征在于，参考体(13)设计为凸起的，并且在相对于装置(1)定义的相对目标位置中用作用于至少单个切削板(4)的支撑体，并且参考体(13)具有多个、尤其确定用于工具的凹口(14)，所述工具用于操作夹紧体(6)。