DE3215939A1 - Verfahren zur erhoehung der von reibrollen uebertragbaren reibkraefte - Google Patents

Description

Verfahren zur Erhöhung der von Reibrollen übertragbaren Reibkräfte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der auf ein Werkstück übertragbaren Reibkräfte bei Maschinen, auf denen das Werkstück von mindestens einer Reibrolle mindestens angetrieben wird.

Verfahren der vorgenannten Art sind vorzugsweise bei Radsatzbearbeitungsmaschinen, bei denen der Radsatz über Reibrollen angetrieben wird, bekannt geworden.

Maschinen, bei denen das Werkstück über Reibrollen angetrieben wird, haben den Vorteil, daß im Werkstück nach der Bearbeitung keine Einspannkerben zurückbleiben und somit das Werkstück in seiner Haltbarkeit nicht durch Kerbspannungen, die von der Einspannung herrühren, nachteilig beeinträchtigt wird. Dies ist besonders bei der Bearbeitung von Eisenbahnradsätzen ein besonders begehrtes Ziel. Daher werden bei der Bearbeitung von Eisenbahnradsätzen vorzugsweise Maschinen angestrebt, bei welchen die Antriebsleistung über Reibrollen auf das Werkstück übertragen wird.

Die in der Technik zur Verfügung stehenden Schneidstoffe und Antriebseinrichtungen sind jedoch in der Lage, weitaus mehr Leistung einzubringen bzw. aufzunehmen, als durch die Reibung der Reibrollen an den Rädern des Radsatzes dann, wenn der Radsatz mit seinem Gewicht oder auch mit seinem Fahrzeuggewicht aufgesetzt wird, übertragen werden kann. Es war daher stets Ziel, diese von den Reibrollen zu übertragende Leistung zu verbessern. Hierzu wurde in erster Linie angestrebt, die übertragbare Reibkraft zu erhöhen. Eine der Methoden zur Verbesserung der übertragbaren Reibkräfte liegt in der Erhöhung des Anpressdruckes zwischen Werkstück und Reibrollen, wie dies z.B. in der DE - PS 20 36 093, Figur 7 mit zugehörigem Text zu entnehmen ist. Diese Methode ist jedoch nicht beliebig steigerbar, weil bei Überschreitung eines bestimmten Anpressdruckes

der Werkstoff des Werkstückes plastifiziert wird, wodurch die übertragbare Reibleistung wieder stark absinkt.

Ein weiterer Versuch zur Verbesserung der übertragbaren Reibleistung bei den genannten Maschinen ist dem deutschen Patent Nr. 22 04 328 sowie dem deutschen Patent Nr. 24 24 305 zu entnehmen. In beiden Fällen wird verzögerungsfrei die Anpresskraft der Reibrollen so variiert, daß die jeweils erforderliche Leistung übertragen werden kann. Jedoch ist auch dies nur möglich bis zur Grenze der Plastifizierung. Leistungssteigerungen gegenüber der vorgenannten Schrift lassen sich hierbei nicht erreichen. Wohl sind eine Reihe anderer Vorteile erzielbar.

Ein weiterer Versuch zur Steigerung der Übertragbaren Reibkräfte ist dem deutschen Patent Nr. 20 63 074 zu entnehmen. Dort wird versucht, durch Veränderung der Werkstoffbeschaffenheit der antreibenden Reibrollen die übertragbare Reibkraft zu vergrößern. Im Stand der Technik bei solchen Maschinen waren die Reibrollen stets aus gehärtetem Stahl. Nach der genannten deutschen Patentschrift sollen sie nunmehr aus ungehärtetem Stahl bestehen, möglichst ein bestimmtes Verschleißprofil aufweisen und vorteilhalfterweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Radreifen eines Radsatzes, der angetrieben werden soll, bestehen. Zur weiteren Steigerung wird noch vorgeschlagen, ggf. in Abhängigkeit von der abverlangten Motorleistung Sand zwischen Werkstück und Treibrolle einzubringen. Die letztgenannte Maßnahme führt jedoch zu einem starken Verschleiß der Führungsflächen der Maschine, weil nicht vermieden werden kann, daß der Sand auch dorthin eindringt, wohingegen die erstgenannten Maßnahmen eine nur unwesentliche . Steigerung der übertragbaren Reibkräfte erbracht haben.

Es ist auch schon versucht worden, die übertragbare Reibkraft dadurch zu vergrößern, daß man die Kontaktfläche der Reibrolle profiliert, beispielsweise verzahnt, wie der De - PS 25 17 755,

ν- M

Figur 2 mit zugehörigem Texteil zu entnehmen ist. Aber auch diese Maßnahme hatte nicht den erwünschten Erfolg. Werden solche profilierten Räder in einem Werkstückbereich angesetzt, nicht mehr zerspanend bearbeitet wird, so hinterlassen die Rollen dort Kerbmarkierungen, mit denen das Werkstück zerstört wird. Muß für die Bearbeitung das Werkstück mehrere Umdrehungen machen, so greifen Zähne und Zahnlücken nicht ineinander. Das Werkstück wird im Bereich der Antriebsfläche völlig zerstört. Mit fortschreitender Zerstörung wird die übertragbare Reibkraft immer geringer. Sie ist bei der ersten Umdrehung des noch unzerstörten Werkstückes am größten, jedoch trotz der eindringenden Profilierung nicht nennenswert höher als die Ergebnisse, die bei entsprechender Anpressung von nicht profilierter Reibrolle und Werkstück bis zur Plastifizierungsgrenze erzielbar sind.

Seit mehr als einem Jahrzehnt stehen Schneidstoffe, insbesondere Hartmetalle zur Verfügung, deren Leistungsfähigkeit von solchen Maschinen, deren Antriebsleistung über Reibrollen auf ein Werkstück übertragen werden, nicht ausgeschöpft werden kann. Daher wird versucht - wie oben beschrieben - entsprechend lange schon, die übertragbare Reibkraft zu vergrößern. Zusammengefasst geschah dies durch Steigerung des Anpressdruckes bis zur Plastifierungsgrenze, durch Profilierung der Treibrollen, durch Auswahl bestimmter Werkstoffe für die Treibrollen oder durch Einbringung von Sand zwischen Treibrolle und Werkstück. Alle genannten Maßnahmen haben hinsichtlich der Steigerung der übertragbaren Reibkraft keine nennenswerten Verbesserungen erbracht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, mit welchem eine deutliche Steigerung der übertragbaren Reibkraft erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor

Beginn und/oder während des Bearbeitungsprozesses mindestens die für die Reibkraftübertragung vorgesehenen Oberflächenbereiche des Werkstückes von reibkraftmindernden Belägen gereinigt werden. Zur Bearbeitung ankommende Werkstücke weisen immer einen Feuchtigkeits- und Fettfilm auf oder einen Belag sonstiger Art aus der Umwelt stammend. Insbesondere bei Eisenbahnradsätzen kommt hierbei Öl, Fett und Schmutz hinzu. Solche Oberflächenbeläge wirken reibfaktormindernd. Diese Wirkung ist - wie sich gezeigt hat - nicht durch günstige Werkstoff-Paarung oder durch hohe Anpresskräfte zu beseitigen. Profilierungen der Treibrollen durchdringen zwar diese Beläge, erreichen aber dennoch nicht - wie oben beschrieben - das erwünschte Ziel. Wird nun die Oberfläche des Werkstückes mindestens in dem Bereich, in dem die Treibrollen zur Anlage kommen, von solchen reibkraftmindernden Belägen gereinigt, so sind damit alle reibfaktormindernden Beläge entfernt. Es kann daher der volle Reibfaktor, der jeweils bei der vorhandenen Werkstoffpaarung bei trockener Reibung auftritt, ausgenützt werden. Dies bedeutet im Falle des Antriebs von Eisenbahnradsätzen über Reibrollen, daß sich der ausnutzbare Reibfaktor etwa verdreifachen läßt. Mit einem entsprechenden Faktor kann die übertragbare Reibkraft gesteigert werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Werkstück in eine Bearbeitungsmaschine eingebracht und von den Reibrollen der Bearbeitungsmaschine während der Reinigung rotierend angetrieben wird. Hierdurch kann eine besondere Einrichtung oder Maschine für die Reinigung entfallen. Die für das Werkstück vorgesehene Bearbeitungsmaschine enthält bereits alle notwendigen Einrichtungen zur Aufnahme und zum Antrieb des Werkstückes. Ein rotierendes Werkstück läßt sich zudem besonders einfach reinigen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß auch die Reibrollen mindestens in dem für die Reibkraftübertragung vorgesehenen Bereich von reibkraftmindernden Be-

lägen gereinigt werden. Hierdurch wird verhindert, daß ein sich möglicherweise auf den Reibrollen befindender reibfaktormindernder Belag sich störend auswirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Reinigung des Werkstückes und der Reibrollen im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt wird. Auf diese Art und Weise wird dann, wenn beide Teile gereinigt werden sollen oder müssen, Zeit eingespart.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Reibrollen mit einem geeigneten Lösungsmittel und das Werkstück durch Abstrahlen mit festen Partikeln gereinigtwerden. Dies ist eine besonders einfache und besonders wirksame Reinigungsmöglichkeit. Die Antriebsrollen haben in aller Regel eine blanke, feinbearbeitete Oberfläche. Sie sind daher bei regelmäßiger Anwendung durch einfaches Abwischen während des Umlaufes mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie z.B. Azeton wirksam zu reinigen. Es ist nur erforderlich, daß ein Lösungsmittelgetränkter Filz mindestens während der Reinigungsphase gegen die Reibrolle gedrückt wird. Das Abstrahlen des erheblich stärker verschmutzten Werkstückes mit festen Partikeln sorgt dafür, daß selbst stärkstet Schmutz zuverlässig beseitigt wird und das Werkstück im abgestrahlten Bereich eine metallisch blanke Oberfläche erhält. Die Abstrahlung kann in einem geschlossenen Kreislauf geschehen, sodaß die festen Partikel, mit denen das Werkstück abgestrahlt wird, die Einrichtung für das Abstrahlen nicht verlassen. Hierdurch können z.B. verschleißende Auswirkungen auf die FUhrungsbahnen der Maschinen verhindert werden. Abstrahlgeräte, mit denen beliebige Oberflächen im geschlossenen Kreislauf mit festen Partikeln gereinigt werden können, sind im Handel erhältlich.

Schließlich wird in einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgeschlagen, daß sowohl bei jeder Reibrolle als auch bei dem Werkstück der Reinigungsprozeß entgegen der Drehrichtung

im gleichen Umfangsabstand von der Berührungsstelle zwischen Reibrolle und Werkstück begonnen wird. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, daß eine Übertragung von reibfaktormindernden Belägen von Reibrolle auf Werkstück oder umgekehrt nicht erfolgen kann. Diese Vorgehensweise ermöglicht außerdem dann, wenn bereits gereinigte Flächen von Reibrolle und Werkstück aufeinander ablaufen - was ja nach kurzem Reinigungsweg bereits der Fall ist - den Beginn der zerspanenden Bearbeitung. Es ist nicht mehr erforderlich, den Abschluß des Reinigungsvorganges abzuwarten. Hierdurch wird der Zeitbedarf für die Reinigung weitgehend in den Zeitbedarf für die zerspanende Fertigung hineingelegt. Dadurch wird es möglich, die Bearbeitungsmaschine gleichzeitig auch dann für die Reinigung zu benutzen, wenn eine hohe Ausbringkapazität verlangt wird, sodaß ansich keine Zeit mehr bliebe, die Zerspanungsmaschine als Reinigungsmaschine gleichzeitig zu benutzen. Da die verschiedenen Behandlungsprozesse nunmehr aber nicht mehr zeitlich hintereinander sondern weitgehend gleichzeitig ablaufen, ist eine besondere Einrichtung öder Station für eine vorhergehende Reinigung nicht mehr erforderlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren könnte beispielsweise auf einfachste Art und Weise bei allen eingangs zum Stand der Technik beschriebenen Radsatzdrehmaschinen - aber nicht nur bei diesen angewendet werden. Hierzu ist lediglich erforderlich, daß der Bereich der Räder eines Radsatzes, der mit den Reibrollen der Maschine in Berührung kömmt, z.B. durch Abstrahlen mit festen Partikeln von reibkraftmindernden Belägen gereinigt wird. Nach einer solchen Reinigung kann er in die bekannte Maschine eingerollt und die Reibrollen der Maschine angelegt werden. Auch ist es ohne weiteres möglich, den ungereinigten Radsatz in eine der bekannten Maschinen einzurollen, dort aufzunehmen und die Reibrollen in üblicher Weise anzulegen. Danach kann dann der Radsatz von den Reibrollen in Drehung versetzt und dabei in geeigneter Weise von den genannten Belägen gereinigt werden. Gleichzeitig ist es natürlich auch möglich,

die an den Rädern des Radsatzes anliegenden Reibrollen der Maschine ebenfalls zu reinigen, beispielsweise durch Abwischen mit einem geeigneten Lösungsmittel. Beides, die Reinigung der Räder des Radsatzes in dem für den Antrieb notwendigen Bereich und die Reinigung der Reibrollen mindestens in dem für den Antrieb notwendigen Bereich kann gleichzeitig geschehen, während die Reibrollen den Radsatz in Drehung versetzen. Werden Reibrollen und Räder des Radsatzes in geeigneter Weise gleichzeitig gereinigt, so befinden sich bereits nach kurzer Reinigungsstrecke frisch gereinigte, z.B. metallisch blanke Oberflächen von Radsatz und Reibrolle in gegenseitigem Kontakt und es kann nunmehr im Verlaufe der weiteren Reinigung gleichzeitig eine gewünschte zerspanende Bearbeitung durchgeführt werden. Es muß hierfür nicht das Ende des Reinigungsprozesses abgewartet werden. Dies ist ganz besonders vorteilhaft, wenn die zerspanende Bearbeitung eine Reprofilierung durch Umfangsfräsen ist. Bei einer Reprofilierung durch Umfangsfrasen wird das Profil in einer einzigen Umdrehung jeweils eines Rades des Radsatzes wieder hergestellt. Hierzu macht der Radsatz einen einzigen, entsprechend langsamen Umlauf. Auch die Reinigung des Radsatzes in dem für den Antrieb über Reibrollen notwendigen Bereich kann in einer einzigen langsamen Umdrehung vorgenommen werden, sodaß hier die im wesentlichen gleichzeitige Bearbeitung ganz problemlos vorgenommen werden kann.

Aber auch bei solchen Bearbeitungsprozessen, bei denen das Werkstück eine Vielzahl von Umdrehungen macht, ist es vorteilhaft, während der Bearbeitung auch zu reinigen, weil hierdurch auch ein sich während der Bearbeitung neu bildender reibkraftmindernder Belag laufend beseitigt wird.

Durch den Antrieb des Werkstückes - vorzugsweise des Radsatzes über solcherart gereinigte Flächen von Reibrolle und entsprechender Gegenfläche des Radsatzes können die übertragbaren Reibkräfte gegenüber dem Stand der Technik mehr als verdoppelt werden. Hierdurch wird auch die angestrebte und entsprechende

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Verbesserung der Zerspanungsleistung erreicht. Das gewünschte Ziel ist mit einfachsten Mitteln erreichbar, erfordert keine neuen Maschinen, sondern ist bei geringem Nachrüstaufwand auf allen bekannten Maschinen mit metallischen Antriebsrollen anwendbar.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   /1.!Verfahren zur Erhöhung der auf ein Werkstück übertragbaren Kräfte bei Maschinen, auf denen das Werkstück von mindestens einer Reibrolle mindestens angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn und während des Bearbeitungsprozesses mindestens die für die Reibkraftubertragung vorgesehenen Oberflächenbereiche von reibkraftmindernden Beläfpn gereinigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in eine Bearbeitungsmaschine eingebracht und von den Reibrollen der· Bearbeitungsmaschine während der Reinigung rotierend angetrieben wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß auch die Reibrollen mindestens in dem für die Reibkraftübertragüng vorgesehenen Oberflächenbereich von reibkraftmindernden Belägen gereinigt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung des Werkstückes und der Reibrollen im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4 dadurch gekenzeichnet, daß die Reibrollen mit einem geeigneten Lösungsmittel und das Werkstück durch Abstrahlen mit festen Partikeln gereinigt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei jeder Reibrolle als auch bei dem Werkstück der Reinigungsprozeß entgegen der Drehrichtung im gleichen Umfangsabstand von der Berührungsstelle zwischen Reibrolle und Werkstück begonnen wird.