ES2840749T3 - Procedimiento para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de ruedas para vehículos ferroviarios - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de ruedas para vehículos ferroviarios por medio de una máquina de mecanizado de ruedas, realizándose en un paso de procedimiento un mecanizado por laminación de las ruedas con un rodillo de laminación profunda, caracterizado por que la fuerza de laminación puede ser ajustada por el control de los pares de motores de accionamiento de los ejes de avance de la herramienta de laminación (2.2).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de ruedas para vehículos ferroviarios La presente invención se refiere a un procedimiento para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de ruedas para vehículos ferroviarios, según el preámbulo de la reivindicación 1. Un procedimiento de este tipo se conoce del documento UA77086C2.

Los juegos de ruedas de vehículos ferroviarios están concebidos para garantizar por el contacto permanente entre la rueda y el carril un apoyo y guiado seguros del vehículo ferroviario. Los juegos de ruedas son solicitados directamente por este contacto rodante y tienen relevancia de seguridad para un movimiento controlado del vehículo. En acción conjunta con el carril, la geometría de la superficie de rodadura de rueda determina la marcha de los vehículos. En el mantenimiento de los vehículos ferroviarios, el juego de ruedas tiene por tanto una importancia especial. Los elevados requisitos en cuanto a la fiabilidad y la calidad requieren un control y una evaluación periódicos del estado actual de los componentes y de la reserva de desgaste disponible.

El sistema de rueda y carril está sometido durante el régimen de marcha a diversos mecanismos de desgaste por los permanentes movimientos de deslizamiento y de rodadura. La deformación resultante del perfil de superficie de rodadura de rueda constituye además de una fuente de molestia acústica para los pasajeros y el entorno también un peligro del fallo de materiales para el juego de ruedas y los componentes circundantes como por ejemplo cojinetes de rueda y el chasis. Este problema se pretende evitar en gran medida mediante el llamado reperfilado del perfil de superficie de rodadura de rueda.

En el diseño del perfil de la superficie de rodadura de rueda se aspira a un guiado seguro con confort de marcha y con un desgaste reducido. Por ello, se realizan contornos que tienen en consideración el desgaste natural entre la rueda y el carril. En el caso ideal, los contornos no deben cambiar o deben cambiar solo ligeramente durante el funcionamiento de los vehículos ferroviarios.

El desgaste producido por la abrasión de material en la rueda y el carril depende en primer lugar de la fricción originada en la zona de contacto y del emparejamiento de materiales. Básicamente, se diferencia entre un desgaste de superficies de rodadura y de llantas. Reuniendo estos dos perfiles de desgaste resulta un perfil de desgaste posible que puede ser reperfilado.

Un reperfilado de este tipo puede realizarse con máquinas de mecanizado de juegos de ruedas, que se conocen en distintas variantes, por ejemplo como versión bajo suelo o sobre suelo así como en modo de construcción de lecho plano y de pórtico. Con las máquinas de mecanizado de juegos de ruedas, las superficies de rodadura de rueda se mecanizan aplicando procedimientos con arranque de virutas, preferentemente mediante torneado, de manera que estas máquinas se denominan también como máquinas de torneado de juegos de ruedas.

Partiendo del hecho de que mediante la introducción de tensiones de compresión residuales en las superficies de cuerpos rotacionalmente simétricos se puede mejorar el comportamiento de desgaste, ya se propuso someter secciones selectas de juegos de ruedas directamente después de la fabricación de las ruedas, en estado de nuevo o posteriormente después de un reperfilado exitoso, a un mecanizado adicional por laminación profunda. Por lo tanto, mediante la laminación profunda se puede conseguir un incremento de la duración útil de las superficies de rodadura de rueda.

La laminación profunda de la superficie es una conformación mecánica mínimamente invasiva de la capa marginal de componentes. En la misma, cuerpos rodantes adecuados se guían bajo fuerza de presión de forma definida sobre la superficie del componente acabado. La zona de contacto directa del componente se deforma plásticamente y la zona de contacto adyacente se deforma elásticamente. En función de las respectivas circunstancias de contacto concretas se alisa únicamente la superficie, aplanándose pequeñas muescas o solidificándose el material en el volumen deformado plásticamente.

Por lo tanto, con la aplicación de la laminación profunda para juegos de ruedas, por la solidificación en frío de las superficies de rodadura de rueda se consiguen un alisamiento o una reducción de la rugosidad superficial, un endurecimiento de la capa marginal y la incorporación de tensiones de compresión residuales en la zona marginal. Mediante la conformación, en la capa marginal de la pieza de trabajo se pueden reducir tensiones residuales perjudiciales presentes, procedentes del mecanizado preliminar con arranque de virutas. En la acción conjunta de deformaciones elásticas y plásticas se vuelve a imponer un nuevo estado de tensión residual ventajoso en cuanto a la solidez. En la capa marginal exterior existen después de la laminación profunda tensiones residuales que causan una disminución del desgaste de las superficies de rodadura de rueda o un incremento del rendimiento de rodadura de las ruedas de vehículo ferroviario. De esta manera, se limitan considerablemente tanto la aparición de posibles grietas como su avance. Este tratamiento superficial exclusivamente mecánico mediante laminación profunda es un procedimiento muy efectivo, respetuoso con el medio ambiente y ahorrador de recursos.

En el documento DE808197 se describe un rodillo para la laminación profunda de manguetas en juegos de ruedas de ferrocarriles. La superficie de trabajo de este rodillo de laminación profunda se compone de un cuerpo base cilindrico. Durante la laminación profunda, el eje del rodillo de laminación profunda discurre oblicuamente con respecto al eje de la mangueta y genera sobre la superficie que ha de ser mecanizada una huella alargada en forma de gota. Por consiguiente, en la zona de la huella por la laminación profunda se introducen tensiones residuales en la superficie de las manguetas, con lo que se pretende evitar la aparición de nuevas grietas o detener grietas ya existentes. Como resultado, mediante la laminación profunda se consigue un incremento de la vida útil de un juego de ruedas. La fuerza de contacto del rodillo de laminación profunda se genera por medios pretensores.

Otra propuesta de solución para la laminación profunda de árboles cilíndricos se conoce del documento DE843822. Este dispositivo presenta uno o varios rodillos de laminación profunda. Cada rodillo de laminación profunda está montado en un soporte pivotante, cuyo eje de pivotamiento discurre perpendicularmente al movimiento de aproximación del rodillo de laminación profunda y de forma aproximadamente perpendicular al árbol de juego de ruedas. También aquí, la fuerza de contacto de los cilindros se produce mediante medios pretensores correspondientes, muelles y similares.

Con el dispositivo para la laminación profunda de superficies de desgaste en el perfil de juegos de ruedas torneados previamente según el documento DE1278274 se pueden ajustar diferentes posiciones relativas entre el rodillo de laminación profunda, su sentido de avance y el eje de giro del juego de ruedas. Para la laminación profunda se describe especialmente un dispositivo adicional con pretensado hidráulico de un cilindro de contrasoporte.

Las ventajas de la laminación profunda especialmente a continuación de un reperfilado mediante el mecanizado con arranque de virutas, especialmente un torneado, son conocidas y están descritas ampliamente.

Se ha mostrado que la laminación profunda no genera necesariamente una capa marginal homogénea, de manera que resulta o bien una geometría reperfilada con propiedades de solidez repartidas de distinta manera por la superficie, o bien, mediante la laminación profunda se modifica ligeramente la geometría reperfilada.

De esta manera, según el estado de la técnica según los procedimientos conocidos con anterioridad, con los dispositivos propuestos se consiguen buenos resultados en la solidificación por laminación, pero no tienen en cuenta ni eliminan las deficiencias.

Partiendo del estado de la técnica descrito anteriormente, la presente invención tiene el objetivo de optimizar el procedimiento para el mecanizado de superficies de rodadura de rueda de vehículos ferroviarios en el sentido de que también después de la laminación profunda se pueda conseguir una homogeneidad superficial mejorada en el perfil optimizado.

En cuanto al procedimiento, para la solución técnica de este objetivo se propone un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Más ventajas y características resultan de las reivindicaciones subordinadas. Según el procedimiento según la invención está previsto que por ejemplo después de un reperfilado se realiza de manera habitual un mecanizado por laminación. El mecanizado por laminación se realiza bajo una fuerza definida y controlable, de manera que mejora notablemente el resultado final.

El procedimiento según la invención tiene por una parte la ventaja de que en el estadio final se ha conseguido una consistencia superficial homogeneizada en gran parte con una realización geométrica optimizada de la rueda. Tanto en función del respectivo lugar de laminación y de la posición del respectivo rodillo de laminación profunda, dado el caso, también de su geometría, ahora es posible aplicar en cada punto que ha de ser mecanizado una fuerza de laminación definida y por tanto conseguir un resultado final óptimo.

Por lo tanto, un reperfilado puede realizarse mediante pasos de medición y de mecanizado con arranque de virutas, que se suceden de forma múltiple. El mecanizado con arranque de virutas preferentemente es un torneado. Pero, evidentemente, también se pueden emplear otros procedimientos que posiblemente pueden usarse de forma optimizada en cuanto al tiempo. Entre los mismos cuentan el lijado, el fresado y similares. Mediante la realización según la invención del procedimiento y el mecanizado de repaso siguiente a la laminación resulta aquí una mayor flexibilidad. Esto conduce a mejores resultados de trabajo en tiempos de mecanizado más cortos.

De manera ventajosa, se usa un punto de sujeción para poder emplear la HA por una parte para el mecanizado con arranque de virutas, y por otra parte, para la laminación. Esta posición de sujeción puede tener una posición definida con respecto a la rueda orientada que ha de ser mecanizada y, por tanto, se puede empelar un control optimizado que confiera a la rueda en un tiempo mínimo una geometría óptima. Según el dispositivo se pueden usar una multiplicidad de puntos de sujeción que pueden dotarse de manera flexible. Según el proceso de mecanizado se puede emplear entonces un control correspondiente.

Con la invención se pone a disposición un procedimiento novedoso para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de juegos de ruedas para vehículos ferroviarios, que puede emplearse en cualquier tipo de máquinas, bajo el suelo, sobre el suelo, de forma móvil y similares. Optimiza por una parte el tiempo de mecanizado y, por otra parte, la geometría definitiva de la rueda. Además, mejora notablemente la calidad superficial de la rueda laminada, lo que puede dar como resultado una duración útil alargada.

Es posible realizar sucesivamente en un orden discrecional mecanizados con arranque de virutas, por una parte, y mecanizados de laminación, por otra parte, y complementarlos mediante mediciones correspondientes. De esta manera, se pueden realizar de una manera optimizada en cuanto al tiempo y la geometría un mecanizado y un control muy precisos. Además, se pueden emplear de manera muy flexible herramientas para el mecanizado con arranque de virutas, por una parte, y diferentes unidades de laminación, según si se mecanizan perfiles parciales o perfiles completos.

Según la invención se proporciona una solución que puede llevarse a la práctica con un reducido gasto económico y con la que se pueden fabricar geometrías de rueda optimizadas. Especialmente, la invención también puede conllevar considerables ahorros de tiempo. Más ventajas y características resultan de la descripción con la ayuda de las figuras. Muestran:

la figura 1 una representación en perspectiva de un dispositivo para la realización del procedimiento según la invención en una constelación de reperfilado;

la figura 2 una representación según la figura 1 en una constelación de laminación y

la figura 3 una representación según la figura 1 en una constelación de medición.

En las figuras, los elementos que son idénticos llevan signos de referencia idénticos. Las figuras muestran a modo de ejemplo una máquina de mecanizado de ruedas 5. Una máquina de mecanizado de ruedas significa que un juego de ruedas 1 se pone en una posición determinada a través de trayectos de transporte correspondientes, tal como se muestra en las figuras. El juego de ruedas 1 se hace girar mediante rodillos de accionamiento 6. Una unidad portaherramientas / de sujeción 3 está dotada en el ejemplo de la figura 1 con una herramienta de torneado 2.1 y está montada sobre el soporte 4 pudiendo posicionarse de forma definida. Ahora, el juego de ruedas que se hace girar puede ser mecanizado por medio de la herramienta de torneado 2.1. La cifra de referencia 6 designa el rodillo de guiado axial que absorbe fuerzas originadas axialmente y que fija el juego de ruedas 1 axialmente.

En el portaherramientas 3 está insertada según la figura 2 una herramienta de laminación 2.2, de manera que por ejemplo a continuación de un reperfilado por giro, ahora puede efectuarse una laminación profunda.

En una forma de realización especial, la máquina 1 también puede proveerse de una herramienta de medición 8 con sensores de medición. De esta manera, se puede realizar directamente una medición subsiguiente por ejemplo después del reperfilado y/o también después de la laminación profunda. La herramienta de medición 8 está integrada en el soporte y se puede extender al lado del soporte 3.

El ejemplo de realización descrito sirve solo para fines de explicación y no es exhaustivo.

Lista de signos de referencia

1. Juego de ruedas

2.1 Herramienta de torneado

2.2 Herramienta de laminación

3. Unidad de sujeción

4. Soporte de herramienta

5. Máquina de mecanizado de ruedas

6. Rodillo de accionamiento

7. Rodillo de guiado axial

8. Equipo de medición

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el mecanizado de las superficies de rodadura de rueda de ruedas para vehículos ferroviarios por medio de una máquina de mecanizado de ruedas, realizándose en un paso de procedimiento un mecanizado por laminación de las ruedas con un rodillo de laminación profunda, caracterizado por que la fuerza de laminación puede ser ajustada por el control de los pares de motores de accionamiento de los ejes de avance de la herramienta de laminación (2.2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el mecanizado por laminación después de un ajuste básico de las ruedas y de la máquina de mecanizado unas respecto a la otra se realiza a continuación de un reperfilado mediante al menos una medición de las ruedas y un mecanizado con arranque de virutas de las ruedas.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que para el reperfilado se realizan sucesivamente de forma múltiple una medición y un mecanizado con arranque de virutas hasta alcanzar un resultado de reperfilado predefinido.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el mecanizado con arranque de virutas se emplea el torneado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el mecanizado con arranque de virutas por una parte y para el mecanizado por laminación por otra parte se usa respectivamente una herramienta (2.1 o 2.2) insertada en la misma posición de sujeción.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que a continuación del mecanizado por laminación se realiza una medición.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que es aplicable en perfiles parciales individuales de una rueda.