DE4316697C2

DE4316697C2 - Radsatzbearbeitungsverfahren und Radsatzbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4316697C2
Application number: DE4316697A
Authority: DE
Inventors: Hans J Naumann
Original assignee: Niles-Simmons Industrieanlagen 09117 Chemnitz De GmbH; Niles Simmons Industrieanlagen GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2013-05-14
Also published as: GB2277899A; GB9407394D0; US5511913A; DE4316697A1; GB2277899B

Description

Die Erfindung betrifft ein Radsatzbearbeitungsverfahren und eine Radsatzbearbeitungvorrichtung mit umlaufenden Werkzeugen und kraftschlüssigem Radsatzantrieb zur Bearbeitung von Radsätzen von Schienenfahrzeugen.

Kennzeichnend solcher Verfahren und Vorrichtungen ist die Art der Übertragung der für diesen Bearbeitungsprozeß notwendigen Antriebskräfte. Im wesentlichen unterscheidet man zwischen form- und/oder kraftschlüssiger Übertragung. Bei der Unterflurbearbeitung ist der kraftschlüssige Antrieb allgemein üblich. Die Effizienz einer Radsatzbearbeitungsvorrichtung mit kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes wird weitgehend dadurch bestimmt, wie es gelingt, die Antriebskräfte auf den Radsatz zu übertragen. Der einfachste Weg zur Erhöhung der übertragbaren Antriebskräfte ist die Erhöhung der Anpreßkraft (Normalkraft) der jeweiligen Reibrollen. Große Normalkräfte führen jedoch zur unzulässigen Auslenkung der Radsatz-Mittellinie aus der Bearbeitungs-Rotationsachse.

Ein anderer Weg ist die Minimierung des Schlupfes zwischen Reibrolle und Radsatz. In dieser Richtung wird seit Jahren an der Verbesserung von Radsatzbearbeitungsverfahren und Radsatzbearbeitungsvorrichtungen intensiv gearbeitet (DE-PS 14 77 587, DE-AS 20 63 074, DE 29 37 751 C2, DE 30 12 997 C2). In der DE 39 31 747 A1 wird durch die Anordnung von Reibrollen und Werkzeug untereinander, zueinander und zur Wirkungslinie der Gewichtskraft des Radsatzes optimiert. Daneben stehen Vorschläge, die Anzahl der Reibrollen zu erhöhen. Dies führt zu einer Lastverteilung aber nicht zur Beseitigung der vorgenannten Probleme, die aus dem kraftschlüssigen Antrieb resultieren.

Zur Ausnutzung der begrenzten Reibkraft zwischen Radsatz und Reibrollen wurden vom gleichen Erfinder mit der EP 491 067 A1 später ein Verfahren zur Begrenzung eines Schlupfes (und dazu mit der DE 40 01 793 C1 ein Verfahren zur Ermittlung des Schlupfes) für diese Bearbeitungsaufgabe gefunden. Hierbei wird der Schlupf zwischen Reibrolle und angetriebenem Radsatz ständig gemessen, bei Erreichen eines vorgegebenen oberen Schlupfgrenzwertes wird regelungstechnisch der Spanquerschnitt des Werkzeuges reduziert und bei Erreichen eines unteren Schlupfgrenzwertes regelungstechnisch der Spanquerschnitt wieder erhöht. Diese Anweisung ist somit, insbesondere wenn der dort zitierte Stand der Technik beachtet wird, eine Optimierungsanweisung zum Bearbeiten an der kritischen Grenze.

Allen diesen Vorschlägen bleibt aber der Nachteil, daß die resultierenden tangentialen Komponenten der Werkzeugkräfte auf den Radsatz nicht verkleinert werden und deshalb von den Reibrollen weiterhin in voller Größe übertragen werden müssen.

Ebenso ist es allgemeiner Stand der Technik, daß bei Unterflurradsatzbearbeitungsmaschinen mit Lagergehäusezentrierung Belastungseinrichtungen zur Erhöhung der Normalkraft auf die Reibrollen während der Bearbeitung benötigt werden. Bei Unterflurradsatzdrehmaschinen sind deshalb Außenniederhaltung und/oder Innenniederhaltung dazu vorhanden, die zusätzlich den geringen zur Bearbeitung zur Verfügung stehenden Platz am Radsatz einengen.

Der Einsatz mehrerer Werkzeuge (Drehmeißel oder Fräser) ist auch für das Anwendungsgebiet Radsatzbearbeitung allgemein bekannt.

In DE-PS 14 77 587 kommen zwei um 180° versetzte Drehmeißel zum Einsatz. Damit wird erreicht, daß die von jedem Einzelwerkzeug auf den Radsatz wirkenden Werkzeugkraftkomponenten sich gegenseitig teilweise ausgleichen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die tangentialen Kraftkomponenten der Werkzeuge sich addieren.

Mit der DE-PS 5 66 201/H9870 Ib/49b wird eine Radsatzfräsmaschine mit mehreren Fräsern für die Bearbeitung von Radsätzen vorgeschlagen. Dabei erfüllt jeder Fräser unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben (Lauffläche und Spurkranz sowie Stirnfläche). Über Mitnehmer an den Planscheiben der Spindelstöcke wird der in Körnerspitzen zentrierte Radsatz formschlüssig angetrieben. Die Profilwalzenfäser zur Laufflächen- und Spurkranzbearbeitung haben jeweils gleiche Drehrichtung und die Doppelstirnfräser für Stirnflächenseitenbearbeitung haben eine gegenläufige Drehrichtung. Aus den unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben, unterschiedlichen Bearbeitungstiefen und unterschiedlichen Bearbeitungsgeschwindigkeiten resultieren Unterschiede in den Werkzeugkraftkomponenten. Auch durch die getrennte Bearbeitung von Radprofil und Stirnseite resultieren Unterschiede in den Werkzeugkraftkomponenten, deren Beurteilung und Wirkung nicht Gegenstand der Erfindung sind. Da diese Radsatzfräsmaschine Radsätze im ausgebauten Zustand bearbeitet und diese formschlüssig angetrieben werden, standen hier die Probleme der Kraftübertragung wie bei kraftschlüssigem Antrieb nicht an.

Die Probleme der Schlupfminderung werden nur bei kraftschlüssigen Antrieben notwendig. Aber auch andere bisher bekannt gewordene Radsatzbearbeitungen bleiben bei der Kompensation der verformend wirkenden Werkzeugkräfte stehen und erkannten nicht die aus der Benutzung umlaufender Werkzeuge entstandene Möglichkeit der Kompensation der tangentialen Komponenten der einzelnen Werkzeugkräfte nach Richtung und Betrag und die damit erreichbare effiziente Ausnutzung der kraftschlüssig über Reibrollen erzeugten Antriebskräfte.

Man hat aber aus dem jeweils separaten Vorhandensein von Lösungen mit umlaufenden Werkzeugen einerseits und aus dem Vorhandensein der Probleme bei der Kraftübertragung mit kraftschlüssigem Antrieb andererseits nicht geschlußfolgert, daß mit dem Einsatz umlaufender Werkzeuge mit entgegengerichteten Drehsinn bei kraftschlüssigem Antrieb die bestehenden Kraftübertragungsprobleme dieser Antriebsart lösbar wären.

Ziel der Erfindung ist ein Radsatzbearbeitungsverfahren und eine Radsatzbearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art, vordergründig für Unterflurbearbeitung, die eine Erhöhung der Spanungsleistung ohne wesentliche Steigerung der zu übertragenden Antriebskräfte der Reibrollen ermöglichen, die die zur Erzeugung der Reibkräfte erforderlichen Normalkräfte reduzieren, und damit auch Wegfall oder zumindest Reduzierung der zusätzlichen Belastungseinrichtungen ermöglichen, und damit verbunden eine Verringerung der Verformung am Radsatz erreichen und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radsatzbearbeitungsverfahren und eine Radsatzbearbeitungsvorrichtung vorzuschlagen, die die von den umlaufenden Werkzeugen auf den Radsatz aufgebrachten Kräfte in tangentialer Richtung annähernd kompensieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe an einer Radsatzbearbeitungsmaschine mit kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes mit mindestens zwei umlaufenden Bearbeitungswerkzeugen dadurch gelöst, daß an einem Radsatz zwei oder mehrere auf den Radsatz Bearbeitungskräfte einbringende umlaufende Werkzeuge an räumlich mindestens in einer Ebene getrennten Bearbeitungsstellen am Werkstück gleichzeitig so gegenläufig einwirken, daß die tangentialen Kraftkomponenten in Richtung und Betrag und damit die Momente dieser Kräfte um die Radmitte weitgehend kompensiert werden und daß damit nur das verbleibende Restmoment aus den Bearbeitungskräften über den Kraftschluß der Reibrollen übertragen werden muß.

Erfindungsgemäß wird dies in einer Radsatzbearbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei über Schlitten positionierbaren umlaufenden Bearbeitungswerkzeugen und kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes, dadurch gelöst, daß zwei oder mehrere über Schlitten positionierbare umlaufende Werkzeuge mit betragsmäßig annähernd gleicher erzeugender Schnittkraft, aber umgekehrtem Drehsinn und damit umgekehrter Schnittkraftrichtung entweder an einem einzelnen Rad eines Radsatzes oder an beiden Rädern eines Radsatzes zur Bearbeitung angeordnet sind. Bei Einsatz von mehr als zwei Werkzeugen muß logischerweise dann die Summe der Schnittkräfte aller Werkzeuge einer Drehrichtung betragsmäßig annähernd gleich der Summe der Schnittkräfte der entgegengesetzten Drehrichtung sein.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge eine definierte Schneide aufweisen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge eine nicht definierte Schneide aufweisen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge das zu erzeugende Profil vollständig, teilweise oder nicht gespeichert haben.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Unterflurradsatzbearbeitungsvorrichtung

Fig. 2 tangentiale Kräfte und Momente am Rad eines Radsatzes bei der Bearbeitung.

Bezugszeichenliste

1 Rad
1′ Rad
2 Fräser
2′ Fräser
3 tangentiale Kraftkomponente
3′ tangentiale Kraftkomponente
4 Reibrolle
4′ Reibrolle
5 Achslast (einschließlich, ohne oder mit reduzierter Kraft der Belastungseinrichtung)
5′ Achslast (einschließlich, ohne oder mit reduzierter Kraft der Belastungseinrichtung)
6 Normalkraft auf Reibrolle
6′ Normalkraft auf Reibrolle
7 Antriebskraft
7′ Antriebskraft
8 Schlitten
8′ Schlitten
9 Zentriermittel
9′ Zentriermittel

An einer Radsatzbearbeitungsmaschine für Unterflurbearbeitung wird der Radsatz entlastet, zentriert und zur Bearbeitung gemäß Fig. 2 über Reibrollen 4 und 4′ angetrieben. Der Kraftschluß zwischen Reibrollen und Rad begrenzt die technisch möglichen Bearbeitungskräfte. Fig. 2 zeigt den prinzipiellen konstruktiven Aufbau einer Unterflurradsatzbearbeitungsvorrichtung mit Fräsern 2, 2′. Gleiche Wirkungen werden mit anderen umlaufenden Werkzeugen, wie z. B. Schleifscheiben, erreicht. Diese sind über Schlitten 8, 8′ positionierbar. Der in Zentriermitteln 9, 9′ aufgenommene Radsatz wird durch Reibrollen 4, 4′ angetrieben. Gemäß der Erfindung sind mindestens zwei umlaufende Werkzeuge, vorzugsweise Fräser 2, 2′, mit annähernd gleicher erzeugender Schnittkraft am Radsatz gleichzeitig aber gegenläufig im Eingriff.

Diese Werkzeuge sind gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß bei gleicher Vorschubrichtung des Radsatzes die Momente um die Radmitten der tangentialen Kraftkomponenten 3, 3′ der Bearbeitungskräfte sich weitestgehend aufheben. Dabei wird mit Fräser 2 am Rad 1 Gleichlauffräsen und mit Fräser 2′ am Rad 1′ gleichzeitig Gegenlauffräsen durchgeführt und somit reduzieren sich die notwendigken Antriebskräfte 7 und 7′. Aus diesem Grund können die Normalkräfte 6, 6′, welche aus der Achslast 5, 5′ resultieren und über den Reibschluß nur das verbleibende Moment aus den Bearbeitungskräften zu übertragen haben, gering sein. Damit kann auf zusätzliche Kräfte aus der Belastungseinrichtung verzichtet oder diese Kräfte verringert werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei Werkzeuge gleichzeitig zum Einsatz zu bringen. Hierbei muß über die Zuordnung zueinander, die Anzahl der Werkzeuge und ihre jeweilige Bearbeitungsaufgabe jeweils der Kraftabgleich in Richtung und Betrag erfolgen. Auch der Einsatz von mehr als zwei Werkzeugen kann wiederum in einer Bearbeitungsebene, z. B. Bearbeitung eines Rades eines Radsatzes, oder in zwei Bearbeitungsebenen, z. B. Bearbeitung beider Räder eines Radsatzes gleichzeitig, erfolgen.

Gemäß Fig. 1 (Variante 1) werden dazu zwei Werkzeuge an einem Rad eines Radsatzes, also in der gleichen Bearbeitungsebene, eingesetzt und bei annähernd gleicher Bearbeitungsaufgabe vereinfachend die Arbeitsrichtungen in Umfangsrichtung dazu einander entgegengesetzt gewählt. Für das Ausführungsbeispiel wurde dazu Fräser 2 mit Drehrichtung im Uhrzeigersinn und Fräser 2′ mit Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn gewählt. Die Reibrollen 4 und 4′ können dabei den Radsatz sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen antreiben.

Gemäß Fig. 2 (Variante 2) werden zwei Werkzeuge an die Räder eines Radsatzes herangeführt, also in zwei Bearbeitungsebenen angeordnet, und bei annähernd gleicher Bearbeitungsaufgabe vereinfachend ebenfalls die Arbeitsrichtungen in Umfangsrichtung des Rades dazu einander entgegengesetzt und annähernd gleiche Kräfte aufbringende Werkzeuge gewählt. Dies ist der Fall bei gleichzeitiger Bearbeitung am Rad 1 und 1′ eines Radsatzes in entgegengesetzter Drehrichtung der Werkzeuge bei gleicher Vorschubrichtung, denn es kann bei üblichem Verschleiß von annähernd gleichen Bearbeitungsaufgaben und daraus resultierenden Kräften ausgegangen werden. Für das Ausführungsbeispiel wurde dazu Fräser 2 im Uhrzeigersinn und Fräser 2′ entgegen dem Uhrzeigersinn gewählt. Die Reibrollen 4 und 4′ können dabei den Radsatz sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen antreiben.

Damit kann letztendlich mit jeweils mehr als einem umlaufenden Werkzeug an jedem Rad eines Radsatzes kostengünstig und in verringerter Gesamtbearbeitungszeit die Reprofilierung eines Radsatzes erfolgen.

Entsprechend der Art des Radsatzes und der Radsatzbearbeitungsmaschine kann die eine oder andere oben genannte Variante 1 oder 2 vorteilhaft eingesetzt werden. Als Bearbeitungswerkzeuge kommen insbesondere mit entgegengesetzter Drehrichtung umlaufende Fräser zur Anwendung. Selbstverständlich können aber auch Schleifwerkzeuge angewendet werden.

Claims

1. Radsatzbearbeitungsverfahren an einer Radsatzbearbeitungsmaschine mit kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes und mindestens zwei umlaufenden Bearbeitungswerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Radsatz zwei oder mehrere auf den Radsatz Bearbeitungskräfte einbringende umlaufende Werkzeuge an räumlich mindestens in einer Ebene getrennten Bearbeitungsstellen am Radsatz gleichzeitig so gegenläufig einwirken, daß die tangentialen Kraftkomponenten (3, 3′) in Richtung und Betrag und damit die Momente dieser Kräfte um die Radmitte weitgehend kompensiert werden und daß damit nur das verbleibende Restmoment aus den Bearbeitungskräften über den Kraftschluß der Reibrollen übertragen werden muß.

2. Radsatzbearbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei über Schlitten positionierbaren umlaufenden Bearbeitungswerkzeugen und kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere über Schlitten (8, 8′) positionierbare umlaufende Werkzeuge mit betragsmäßig annähernd gleicher erzeugender Schnittkraft, aber umgekehrtem Drehsinn und damit umgekehrter Schnittkraftrichtung entweder an einem einzelnen Rad (1) eines Radsatzes oder an beiden Rädern (1, 1′) eines Radsatzes zur Bearbeitung angeordnet sind.

3. Radsatzbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge eine definierte Schneide aufweisen.

4. Radsatzbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge eine nicht definierte Schneide aufweisen.

5. Radsatzbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Werkzeuge das zu erzeugende Profil vollständig, teilweise oder nicht gespeichert haben.