CN1443260A - 再成形钢轨的至少一个轮轨接触面的方法及相应设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及借助圆周铣削再成形钢轨、特别是铁路钢轨的轮轨接触面、最好是钢轨轨头横剖面的凸部的方法。本发明的目的是取得满足需要且具有很少波纹的剖面。为此目的，形成平行于钢轨纵向的多于五个、最好是九个铣削轨迹，以便在一次圆周磨削步骤中产生上述剖面。可选择的是，其后磨削轮轨接触面、最好是钢轨横剖面的包括轮轨接触面的凸部。

Description

再成形钢轨的至少一个轮轨接触面的方法及相应设备

本发明涉及借助圆周铣削再成形钢轨、特别是铁路钢轨的至少一个轮轨接触面最好是钢轨的轨头横剖面的凸部的方法，所述凸部显示轮轨接触面。

借助圆周铣削再成形磨损的钢轨，即，使其具有新的剖面是公知的。为此目的，借助周边铣削加工轨头。为了控制铣刀成本，公知的作法是使铣刀设有安装在夹持装置上的转板(turning plates)，而夹持装置又插入铣刀本体的凹部中。这样做时，每个处于圆周铣刀水平上的转板产生一个在钢轨纵向上的铣削轨迹。但是，由于缺乏空间，这种圆周铣刀的所安装的转板的数目受到限制。因此，借助圆周铣削过去只能形成小数目的沿钢轨纵向彼此相邻的、准备由转板旋加在轨头上的轨迹。因此，形成大的波纹，在铣削后必须使轨头经受精加工。公知的作法是使用于这种目的的圆周铣刀设有多个呈现完整需要轮廓的刀片。必须使所述多个刀片能够保证在钢轨纵向上只出现微小的深度差。这里，不利的是，由这种精加工产生的凹部和尖端横过所加工的整个横剖面延伸，当经过时这会引起噪音和振动，并减少寿命。

本发明的旨在避免上述缺陷和困难，本发明的目的是提供一种开头所描述的那种方法及实施该方法的钢轨剖面铣刀，借助这种铣刀可以分别在钢轨纵向上和在按照铁路运营者或铁路公司的横剖面中只通过铣削操作来实现微小的波纹，因而对于较低的要求如较慢的铁路速度来说，只要铣削就足够了，而对于较快的速度来说，可选择地接着进行磨削操作。

在可实现上述目的的开头所描述的那种方法中，为了借助单一的圆周铣削操作形成所需的剖面，形成五条以上、最好九条在钢轨纵向上彼此相邻的铣削轨迹，接着可选择地进行至少轮轨接触面、最好是轨头横剖面的凸部的磨削操作，上述凸部呈现轮轨接触面。

优选的变型的特征在从属权利要求中描述。

如上所述，对于较高的要求如较快的运行速度来说，按照本发明的铣削操作后接着进行磨削操作，其特征在于，为了减小或削平在轨迹纵向上延伸的波纹，可选择地为了弄平横向的折线或图案，经过铣削的钢轨被磨削，最好是在进行铣削后立即在同一运行中进行，使砂轮的轴线和一个垂直于钢轨纵向的平面包括一个从0°偏离的角度。所述磨削的一种优选的变型是在从属权利要求6至24中描述的。

用于实施按照权利要求1至24中一项或多项的方法的、用于铣削钢轨、特别是铁路钢轨的至少一个轮轨接触面、最好是用于铣削钢轨的轨头横剖面的凸部的钢轨剖面铣刀的特征在于，作为一种夹层式(sandwich)铣刀，这种铣刀构制有多个轮，每个轮在圆周上设有转板。

有利的实施例是在从属权利要求26至30中描述的。

用于实施按照本发明的方法的设备的特征在于：

·用于在钢轨和铣刀以及选用的砂轮之间产生相对运动的装置，

·铣刀的驱动装置，以及在设有砂轮的情形中砂轮的驱动装置，

·按照权利要求25至30中的一项或多项的铣刀，以及在其后进行磨削的情形中，

·在与垂直于钢轨纵向的平面偏离的一个方向上定位砂轮的轴线。

适当的变型记载在从属权利要求32至43中。

下面对照附图通过两个实施例更详细地描述本发明，图1表示实施本发明方法的设备的侧视图，图2表示沿图1中箭头II的示意顶视图。图3表示用于实施本发明方法的设备的一个变型。图4表示在钢轨各种状态下的钢轨横剖面。图5表示按照本发明的方法，在横剖图中所见的砂轮在铁路钢轨上的接合。

按照本发明的钢轨剖面铣刀表示在图6至8中，图6表示组装状态的铣刀的局部剖视图，图7以分解图表示铣刀的各部分，图8是沿图7中箭头VIII的铣刀的轮的侧视图。

在图4中以各种状态表示钢轨1的横剖面。位于钢轨杆部2上的轨头3设有横剖面的凸部5，该部分呈现轮轨接触面4，铁路车辆的轨轮在该表面上运行，新的状态的上述横剖面凸部以线A表示。由于磨损，轨头3的横剖面凸部5的形状由线B表示。一旦钢轨1达到该状态或更早一点，按照高速钢轨来说，钢轨1要承受修整，以尽可能最佳的精确度使轨头3的凸部5，至少轮轨接触面4再现其原来的状态，即，原来的横剖面形状，如线C所示。因此，按照铁路运营者或铁路公司的规则或超地区标准如cen DRAFT pr EN 13674-1，应该符合范围在1至3丝米的一定的公差。这样做时，重要的是钢轨1的导向面6和轮轨接触面4要进行修整。

如图4所示，按照钢轨的磨损情况必须除去相对较大量的材料，这必须尽可能快及低成本地在铺设的钢轨的情形中完成，以便尽可能少地阻碍铁路交通。

图1和2表示按照本发明的设备，该设备以静止位置布置，被加工的钢轨1移过该设备。图3表示按照本发明的设备，该设备装入一个可移动的设施如机车发动机中，因此，借助所述设备可以加工已经铺设的钢轨。在这种情形中，按照本发明的设备一式两件地存在，以便在一次通过中可以修整左、右两侧的钢轨。静止设备及移动设备的相同零件使用相同的附图标记。

7代表一个铣削组件，该组件的钢轨剖面铣刀8构制成圆周铣刀，将在下文中详述。所述铣刀8可借助驱动电机9和齿轮10驱动，转向的选择使钢轨1通过顺铣法(cut-down milling method)被加工。紧邻铣削组件7设置一个磨削组件11，该组件的砂轮12可借助传动齿轮13驱动，最好也按照铣刀8的转向以实施顺磨(down-grinding)。砂轮12设有用于调节磨削深度的系统，按照磨损情况可相对钢轨1连续地重复调节砂轮12。所述用于调节磨削深度的系统14包括用于测量砂轮12的圆周的连续减小的直径的测量系统；它也可以利用来自测量驱动力矩取得的测量数据。

铣削切屑和磨削切屑及磨削粉尘一经出现就通过抽吸装置15和16抽掉。

在铣削组件7正前方和磨削组件11的正后方分别设置钢轨1的导向器17，钢轨1可借助支承滚轮18压在该导向器上，因而能够至少压在钢轨1的轮轨接触面4上，最好压在轨头3的冠部上。另外，沿设备设置在两侧接合轨头3的侧向导向滚轮19，使紧密配合在钢轨1的导向面6那侧的侧向导向滚轮19被固定在它们的位置上。钢轨借助紧密配合在相反侧的侧向导向滚轮19压在固定的侧向导向滚轮19上，从而使钢轨1占据与铣削组件及磨削组件相对的严格位置上。

在铣削组件7和磨削组件11之间设有另一个导向器20，该导向器设有一个阻尼装置，以便消除由铣刀引起的钢轨1的振动。

特别可从图2看出，砂轮轴线21相对于一个垂直于钢轨纵向的平面22倾斜一个角α，该角大于0，最好在1和20℃之间，这取决于钢轨在磨削前的有关状况。如果轨头3具有一个横剖面，该横剖面由于铣削在磨削前已趋近于理想的横剖面，或者，如果新状态中的钢轨1仍有辊皮(roller skin)，那么，角α适于在5和12°之间的范围内，最好为8°。但是，如果该横剖面的以前状态已按照不那么严格的方式向理想的横剖面调节，例如，如果它只是经过粗略的加工，那么，适于采用一个较小的角α，最好在1和6℃之间的范围，以便保证最佳的磨屑去除量，以延长砂轮的使用寿命。

砂轮12已经经过预先成形，在其新状态中，它具有大致与钢轨1相配的剖面。为了精确制造所述相配剖面，最好设置一个带有磨石24的磨锐装置23，所述磨石可压在砂轮12的圆周上。所述磨石严格地具有待产生的所需剖面，它也包括与砂轮一起的角α。在开始磨削第一个钢轨1之前，所述磨石24压在砂轮12上，直至砂轮呈现它的剖面。在钢轨1被磨削时，磨石24可从砂轮12抬起，这是由于砂轮在预成形时，即，在铣削的轨头区域或在仍有辊皮的轨头表面可使自身成形。在轨头3的机加工过程中，磨石可以选择地配合于砂轮12，以便适度地磨锐。

钢轨1也可用于调节严格配合砂轮12的剖面，只要它已按照足够的精度被铣削或仍具有辊皮。

象在图示实施例中那样，如果一个铣削的轨头表面被磨削，成形的砂轮12只具有最重要的任务，即，磨平铣刀8产生的波纹并形成横磨图象。

通过按照本发明使砂轮12倾斜，可出现特别好的接合状态及很强的磨平效果。倾斜的砂轮12的接合表示在图5中。显然，倾斜可形成有利的接合角，特别是在轨头3的凸部5合金轨头3的侧面25的部位上。上述有利的接合状态也能够在那些地方足够广泛地除去材料，提供很好的热学性能，因而在磨削表面上不会出现烧伤。另外，也可使砂轮12具有很好的使用寿命。

如果砂轮12的轴线21也相对于纵向的中央对称平面26倾斜一个1和20°之间的角β，那可能是有利的。

如果借助按照本发明的设备加工不同的钢轨剖面，那么，可以适当的设置砂轮12的轴线21，以便可在设备上进行调节。

按照图3所示的实施例，铣削组件7和磨削组件11装在一条钢轮铣削线27中。借助致动器28，大致相对于钢轨1垂向地移动铣刀8和砂轮12，直至导向器17和20抵靠在轨头3上。也可以向着导向面6侧向移动磨削组件11和铣削组件7，直至侧向导向滚轮19抵靠在轨头3上。

按照本发明的钢轨剖面铣刀8被构制成夹层式铣刀，即，它由轮30构成，每个轮成形为环形轮。如下文将描述的那样，这些环形轮30分别支承多个转板31，转板是由硬金属、陶瓷或类似材料制成的。如图6所示，环形轮31借助螺纹连接33紧固在铣刀芯部32上，并借助若干定心销34彼此定心，并借助另外的螺钉35彼此固定。

按照图示的实施例，设置9个环形轮30，使两个外部环形轮30支承四倍转板(quadruple turning plates)，转板的切削刃呈弧形，用于铣削，即，形成靠近导向面6的铣削轨迹。在外圆周36上，布置在外部环形轮30之间的环形轮30设有隆起37，所述隆起超越外圆周36，与环形轮30制成整体。所述隆起37构成四倍转板31的座，但是四倍转板具有直的切削刃。由于设置在环形轮30上的隆起37，在转板31之间形成宽大的切削袋38。

所有的转板31最好借助螺钉连接紧固在环形轮30上，也可以使用夹紧接头。布置在外部环形轮30之间的环形轮30的转板31的每条切削刃超越所固定的环形轮30的侧面。相邻环形轮30的转板31(该转板布置在环形轮30上)布置得在圆周上偏置，相对于圆周来说，相邻环形轮的转板31终止在第一环形轮30的转板31之间。

借助按照本发明的夹层式铣刀8能够铣削大量的铣削轨迹-甚至多于九条-这些铣削轨迹沿钢轨1的纵向延伸向轨头3，因而可以达到板高精度的铣削横剖面，即，极为接近轨头3的理想横剖面。对于某些要求来说，例如，对于不太高的运行速度来说。借助按照本发明的铣刀8和/或按照本发明的铣削方法再次成形的轨头3不必进行其后的磨削就足够了。对于较高的要求来说，铣削轨迹要经过如上所述的磨削操作。

按照本发明的磨削方法的重要优点在于，多条相邻的铣削轨迹可在一次加工过程中在轨头3上铣削。特别有利的是，按照本发明的铣削方法与按照本发明的磨削方法相组合，从而在下述情形中也可实现广泛去除材料：钢轨极度磨损的情形，以及由于本发明的铣削方法，一个表面已在很大程度上相应于需要的钢轨剖面，而只需要很少的磨削，即，去除材料相对较小的磨削的情形。

在这样做时，可以将铣削和磨削组合在一次操作过程中，从而分别地制出轮轨接触面或轨头的机加工部分，满足对运行质量、寿命及避免噪音方面的最高要求。

Claims (43)

1.一种借助圆周铣削钢轨、特别是铁路钢轨的至少一个轮轨接触面，最好是钢轨轨头横剖面的具有轮轨接触面凸部的再成形方法，其特征在于：为了在一次圆周铣削操作中产生需要的剖面，多于五条，最好是九条在钢轨纵向上彼此相邻的铣削轨迹被形成，在其后可选择进行对至少轮轨接触面、最好是对轨头横剖面的凸部的磨削操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：两条外部轨迹按照横剖面中的弯曲线延伸，在外部轨迹之间的轨迹按照横剖面中的直线延伸，因而在外部轨迹之间的轨头横剖面分别是按照折线或横动图案方式构制的。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：沿钢轨纵向延伸的轨迹波纹被布置得相互偏置，因而使一条轨迹的谷和峰终止成在纵向上与相邻轨迹的谷和峰偏置。

4.如权利要求1至3中一项或几项所述的方法，其特征在于：轨迹的铣削是通过顺铣法铣削的。

5.如权利要求1至4中的一项或几项所述的方法，其特征在于：为减小或弄平沿轨迹纵向延伸的波纹，以及可选择地为了弄平折线或横动图案，最好在同一运行中在铣削时立即进行对铣削的钢轨的磨削，使砂轮轴线和一个垂直于钢轨纵向的平面包括一个偏离0°的角。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：砂轮的轴线和垂直于钢轨纵向的平面包括一个1和20℃之间的角α。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：角α在5和12°之间的范围内，最好为大约8°。

8.如权利要求5至7中一项或几项所述的方法，其特征在于：砂轮轴线和沿钢轨纵向延伸的一个对称平面包括一个大约90°的角β。

9.如权利要求5至7中一项或几项所述的方法，其特征在于：砂轮轴线和沿钢轨纵向延伸的一个对称平面包括一个小于90°且大于70°的角β，所述角β被保持在钢轨的导向面那侧。

10.如权利要求5至9中一项或几项所述的方法，其特征在于：根据砂轮的磨损，通过调节磨削深度最好自动地在朝向钢轨的方向上再次调节砂轮。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：磨削深度是利用来自测量砂轮表面直径所得到的测量数据或利用来自测量砂轮的驱动力矩所得到的测量数据而调节的。

12.如权利要求5至11中一项或几项所述的方法，其特征在于：借助磨石使砂轮成形，磨石具有至少钢轨的轮轨接触面的形状，其纵向与砂轮一起包括与钢轨相同的角α和β。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：在开始磨削钢轨的轮轨接触面之前，以及随后在磨削过程中，只是可选择地且较大时间间隔地进行修形。

14.如权利要求5至13中一项或几项所述的方法，其特征在于：在钢轨和铣刀及砂轮之间的相对纵向运动是通过使钢轨相对于铣刀和砂轮纵向位移而产生的。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：恰在接合铣刀之前，以及恰在接合砂轮之前，在每种情形中钢轨被压在一个导向器上，被引导在钢轨的轮轨接触面上。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述导向器被阻尼，以便避免振动。

17.如权利要求14至16中一项或几项所述的方法，其特征在于：恰在接合铣刀之前，以及恰在接合砂轮之前，钢轨被压在一个侧向导向器上，被引导在钢轨的导向面上。

18.如权利要求14至17中一项或几项所述的方法，其特征在于：恰在接合砂轮时，钢轨被压在一个导向器上，被引向钢轨的轮轨接触面。

19.如权利要求14至18所述的方法，其特征在于：恰在接合砂轮时，钢轨被压在一个侧向导向器上，被引导在钢轨的导向面上。

20.如权利要求5至19中任一项或几项所述的方法，其特征在于：铣削和磨削切屑恰在其出现时被吸掉。

21.如权利要求5至20中一项或几项所述的方法，其特征在于：磨削是通过顺磨法进行的。

22.如权利要求5至12中一项或几项所述的方法，其特征在于：钢轨和铣刀及砂轮之间的相对纵向运动是通过沿一铺设的钢轨纵向移动铣刀和砂轮而进行的。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于：铣刀及砂轮被移向钢轨直至接合点，在每种情形中借助一个导向器限制所述运动，该导向器可独立于所述用于调节磨削深度的系统而压在钢轨的轮轨接触面上。

24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于：铣刀和砂轮可在朝向钢轨的导向面的方向上运动，所述运动借助一个引导在钢轨导向面上的导向器被限制。

25.一种钢轨剖面铣刀，用于铣削钢轨、特别是铁路钢轨的至少一个轮轨接触面、最好用于铣削钢轨轨头横剖面的凸部，以便实施按照权利要求1至24中一项或几项所述的方法，其特征在于：作为一种夹层式铣刀，所述铣刀构制有多个轮，每个所述轮在圆周上设有转板。

26.如权利要求25所述的钢轨剖面铣刀，其特征在于：所述铣刀由多于五个轨、最好是九个轮构成。

27.如权利要求25或26所述的钢轨剖面铣刀，其特征在于：相邻轮的设置在轮上的转板布置得在圆周上偏置。

28.如权利要求25至27中一项或几项所述的钢轨剖面铣刀，其特征在于：所述转板被构制成四倍转板。

29.如权利要求25至28中一项或几项所述的钢轨剖面铣刀，其特征在于：转板最好借助螺钉连接紧固在从轮径向向外突出的隆起上。

30.如权利要求25至29中任一项或几项所述的钢轨剖面铣刀，其特征在于：转板的切削刃超越其所紧固的轮的侧面。

31.一种实施如权利要求1至24中一项或几项所述的方法的设备，其特征在于：

·用于产生钢轨和铣刀及选配的砂轮之间的相对运动的装置，

·铣刀的驱动装置及在设有砂轮的情形中砂轮的驱动装置，

·按照权利要求25至30中一项或几项的铣刀，和在其后进行磨削的情形中，

·在与垂直于钢轨纵向的平面偏离的方向上定位砂轮轴向的装置。

32.如权利要求31所述的设备，其特征在于：砂轮与垂直于钢轨纵向的平面的偏离角α在1和20°之间。

33.如权利要求32所述的设备，其特征在于：所述偏离角α为5至12°，最好约为8°。

34.如权利要求31至33中一项或几项所述的设备，其特征在于：所述砂轮轴线的定位装置可从垂直于钢轨纵向的平面位移，以便调节不同的偏离角。

35.如权利要求31至34中一项或几项所述的设备，其特征在于：所述砂轮轴线的定位装置构制得使砂轮轴线和通过钢轨对称平面延伸的一个平面包括一个90°角β或一个90°和70°之间的角β。

36.如权利要求31至35中一项或几项所述的设备，其特征在于：设有用于根据磨损在朝向钢轨的方向上再次调节砂轮的装置，该装置最好具有一个测算砂轮直径的测量系统。

37.如权利要求31至36中一项或几项所述的设备，其特征在于：设有一个磨石，它具有至少钢轨的轮轨接触面的形状，其纵向包括与钢轨相同的相对于砂轮的角α和β。

38.如权利要求31至37中一项或多项所述的设备，其特征在于设有一个在钢轨纵轴线方向上使钢轨移过铣刀和选装的砂轮的装置。

39.如权利要求38所述的设备，其特征在于：所述装置包括一个导向在钢轨的轮轨接触面上的导向器和一个将钢轨压在所述导向器上的压紧设施。

40.如权利要求39所述的设备，其特征在于：所述导向器被减振。

41.如权利要求39或40所述的设备，其特征在于：设有一个钢轨的侧向导向器，该侧向导向器被引导在钢轨的导向面上，还设有一个用于将钢轨压在所述导向器上的压紧设施。

42.如权利要求31至37中一项或几项所述的设备，其特征在于：铣刀和选装的砂轮设置在一个可沿一铺设的钢轨位移的运行装置上。

43.如权利要求42所述的设备，其特征在于：所述运行装置设有大致垂向和大致水平限制铣刀及选装的砂轮的接合，并接合钢轨的轮轨接触面和导向面的导向器。

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