DE4439709B4 - Radsatzbearbeitungsverfahren und Radsatzbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Radsatzbearbeitungsverfahren an einer Radsatzbearbeitungsmaschine mit kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes, wobei mindestens zwei, umlaufende Bearbeitungskräfte einbringende Werkzeuge an räumlich mindestens in einer Ebene getrennten Bearbeitungsstellen am Radsatz gleichzeitig und gegenläufig einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskräfte von mindestens zwei Werkzeugen, an einem Rad oder Radsatz, durch Mittel zur Messung und Überwachung der von den Werkzeugen aufgebrachten Kräfte, die Parameter eines ersten mit den Parametern eines zweiten Werkzeugantrieb verglichen werden und erforderlichenfalls mindestens ein Werkzeugantrieb so geregelt wird, dass nach Betrag annähernd gleich große Bearbeitungskräfte über die Werkzeugantriebe angebracht werden und am Radsatz wirken.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Radsatzbearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie eine Radsatzbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4.
• Die Aufgabe nach Hauptpatent DE 43 16 697 C2 bestand darin, dass die von umlaufenden Werkzeugen auf den Radsatz aufgebrachten tangentialen Bearbeitungskräfte durch ein Verfahren und eine Einrichtung annähernd kompensiert werden sollen. Die Aufgabe wird so gelöst, dass mit mindestens zwei auf den Radsatz Bearbeitungskräfte einbringende umlaufende Werkzeuge so einwirken, dass die tangentialen Kraftkomponenten in Richtung und Betrag und damit auch die Momente dieser Kraft um die Radmitte weitgehend gleich sind bzw. kompensiert werden.
• Aus der DE 40 01 793 C1 sind ein Verfahren zur Ermittlung des Schlupfes zwischen Eisenbahnrad und Antriebsrolle sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Nach dem bekannten Verfahren wird zur Ermittlung des während der Reprofilierung auftretenden Schlupfes fortlaufend die Umfangsgeschwindigkeit an den aufeinander abrollenden Umfangslinien des einen Rades des Radsatzes und einer antreibenden Reibrolle bestimmt. Die Umfangsgeschwindigkeit wird auch am zweiten Rad des Radsatzes in der gleichen Weise bestimmt. Der Vergleich beider Umfangsgeschwindigkeiten ergibt sodann den augenblicklichen Schlupf.
• Die Maschine zum Reprofilieren der Räder von Eisenbahnradsätzen nach dem bekannten Verfahren weist eine Einrichtung zur Aufnahme eines Radsatzes, wenigstens eine antreibende Reibrolle für jedes der beiden Räder, wenigstens ein Drehwerkzeug und eine Maschinensteuerung mit jeweils einem Messrad für das Rad auf zur Ermittlung der Drehzahlen von Reibrolle und Messrad. Dabei ist das Messrad in Form und Abmessung identisch mit der antreibenden Reibrolle und kann wie diese in der gleichen axialen Lage zur Anlage an die Lauffläche des betreffenden Rades des Radsatzes gebracht werden.
• Trotzdem ist es möglich, bei Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach Hauptpatent, dass geringfügige Unterschiede der Kräfte und Momente am Radsatz resultierend aus den Bearbeitungskräften, die z. B. in unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften des Radwerkstoffes, dem Werkzeugzustand und der verbleibenden Restmomente aus den Bearbeitungskräften begründet sind, ungleich am Radsatz wirken.
• Um auch diese, aus der Gesamtheit der auf den Radsatz einwirkenden resultierenden Bearbeitungskräften zu minimieren, besteht die Aufgabe für eine Radsatzbearbeitungsmaschine ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um eine ständige Verbesserung der Produktivität und Fertigungsgenauigkeit bei der Radsatzbearbeitung zu gewährleisten.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Der optimale Ausgleich der einwirkenden Bearbeitungskräfte in Abstimmung mit den technologischen Bearbeitungsparametern und Normalkräften ist besonders bei der Radsatzbearbeitung bedeutungsvoll, da einerseits der Radsatz sehr empfindlich hinsichtlich Verformung ist und andererseits bei kraftschlüssigem Antrieb das übertragbare Moment begrenzt ist. Deshalb sollen auf die zu bearbeitenden Radscheiben eines Radsatzes jeweils gleich große Kräfte aufgebracht werden.
• Durch die Regelung und Aufbringung gleich großer, Bearbeitungskräfte bei gegenläufig angeordneten Werkzeugen wird die Kompensation zielgerichtet unterstützt. Die aufgebrachten Bearbeitungskräfte können durch Wirkungsleistungs-, Moment- oder Kraftmessung z. B. an den Werkzeugantrieben oder Werkzeugaufnahmen ermittelt werden. Es soll erreicht werden, dass am Radsatz oder Rad die Summe der Drehmomente resultierend aus den Schnittkraftkomponenten in Umfangsrichtung annähernd Null ist, so dass das über den Kraftschluss mögliche übertragbare Antriebsmoment nicht überschritten wird.
• Damit ergibt sich ein Minimum an erforderlichen Normalkräften. Dadurch wird auch eine Lageänderung zweier Radscheiben eines Radsatzes weitgehend verhindert. Durch die Erfindung werden die auf den Radsatz wirkenden Querkräfte so kontrolliert, dass keinerlei schädliche Verformungen des Werkstückes z. B. der Radsatzwelle eintreten. Bekannterweise führt eine Aufbringung zusätzlicher Normalkräfte, außerhalb der Radscheibenebene, zwangsläufig zur Verformung der Radsatzwelle. Mit dem Verfahren wird die Fertigungsgenauigkeit erhöht.
• Die Parameterregelung und auch die Schnittkraftregelung kann weitgehend über die Steuerung der Maschine erfolgen. Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren beim Einsatz von Drehfräswerkzeugen angewendet werden, da die Drehzahlregelung in einem relativ großen Drehzahlbereich durchgeführt werden kann. Diese Schnittkraftregelung kann auch vorteilhaft bei dem Auftreten von Hartstellen am Radprofil, durch entsprechende Änderung der technologischen Parameter ohne unterschiedliche Einwirkung von Bearbeitungskräften, eingesetzt werden.
• Die Erfindung bezweckt auch eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens, das sich auf gegenläufige Werkzeuge und nicht gegenläufigen aber umlaufenden Werkzeugen bezieht, dass annähernd gleiche Bearbeitungskräfte am Radsatz wirken und dadurch die Beziehung der Normalkraft zu dem übertragbaren Antriebsmoment kontrolliert wird und keine zusätzlichen Verformungen am Radsatz auftreten. Der damit erzielbare Effekt ist natürlich nicht so effizient wie bei gegenläufig angeordneten umlaufenden Werkzeugen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht nach Anspruch 2. Dabei handelt es sich um ein einfaches und kostengünstiges Messverfahren zur Ermittlung und Regelung der erforderlichen Parameter.
• Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren wird nach Anspruch 3 vorgeschlagen. Dadurch ist es möglich, auf bekannte Verfahren zur Schlupfregelung bei der Radsatzbearbeitung zu verzichten. Die maximalen resultierenden Schnittkräfte werden in Beziehung zur jeweils aufgebrachten Normalkraft und vorhandenen Reibwert ermittelt, nach dem genannten Verfahren kontrolliert, nicht überschritten und damit zur Verhinderung des Schlupfes während der Bearbeitung genutzt.
• Die Einhaltung der vorausbestimmten Grenzwerte der Kraftübertragung in Verbindung mit den vorhandenen Normalkräften werden so kontrolliert, dass jeweils keine Überschreitung der vorausbestimmten Grenzwerte erfolgt und dadurch Schlupfregelungen entfallen können.
• In dem Fall der gegenläufig angeordneten Werkzeuge wird eine Resultierende aus den Bearbeitungskräften sicher immer deutlich kleiner sein als die mögliche übertragbare Antriebskraft an einem Radsatz. Der Reibwert kann je nach Zustand der Radprofilfläche und Antriebsrolle, auch zusätzlich unter Berücksichtigung von Sicherheitsreibwerten, bestimmt und festgelegt werden.
• Die erfindungsgemäße Radsatzbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4 ermöglicht die direkte Kraftmessung am jeweiligen Werkzeug in Richtung der wirkenden Normalkräfte. Der Sensor wird direkt in der Werkzeugaufnahme integriert. Vorzugsweise kann ein Rotationssensor eingesetzt werden. Der Sensor kann Axial- und Radialkräfte sowie Kipp- und Drehmomente aufnehmen.

Claims (4)

1. Radsatzbearbeitungsverfahren an einer Radsatzbearbeitungsmaschine mit kraftschlüssigem Antrieb des Radsatzes, wobei mindestens zwei, umlaufende Bearbeitungskräfte einbringende Werkzeuge an räumlich mindestens in einer Ebene getrennten Bearbeitungsstellen am Radsatz gleichzeitig und gegenläufig einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskräfte von mindestens zwei Werkzeugen, an einem Rad oder Radsatz, durch Mittel zur Messung und Überwachung der von den Werkzeugen aufgebrachten Kräfte, die Parameter eines ersten mit den Parametern eines zweiten Werkzeugantrieb verglichen werden und erforderlichenfalls mindestens ein Werkzeugantrieb so geregelt wird, dass nach Betrag annähernd gleich große Bearbeitungskräfte über die Werkzeugantriebe angebracht werden und am Radsatz wirken.
2. Radsatzbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskraftregelung der Werkzeuge durch Messung des Stromes der Antriebsmotoren der Werkzeuge und Drehzahlregelung erfolgt.
3. Radsatzbearbeitungsverfahren an einer Radsatzbearbeitungsmaschine mit kraftschlüssigem Antrieb über Reibrollen und mindestens zwei umlaufenden Werkzeugen, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kenntnis der Normalkräfte und des Reibwertes die Bearbeitungskräfte der umlaufenden Werkzeuge so geregelt werden, dass die resultierende Kraft aus den Bearbeitungskräften immer kleiner ist als die vorausbestimmte oder mögliche übertragbare Antriebskraft über die Reibrollen.
4. Radsatzbearbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei über Schlitten positionierbare umlaufenden Bearbeitungswerkzeugen und kraftschlüssigem Antrieb des Rades zur Durchführung des Radsatzbearbeitungsverfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor im oder am Werkzeughalter der umlaufenden Werkzeuge, die Bearbeitungskräfte registriert und zur Aufnahme und Analyse in Verbindung mit einer Auswerteelektronik, angeordnet ist.