專利名稱：切削加工由摩擦輥驅動的輪對的方法及實施方法的機器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種切削加工輪對的方法，該輪對的輪子具有一個工作面和一個帶有凸緣頂的凸緣，在該方法中，輪對被夾持在中心位置并通過至少一個由貼靠力靠在輪對的至少一個輪的圓周面上的摩擦輥來驅動和/或支承，摩擦輥在貼靠力作用下能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化，此外，本發明還涉及實現上述方法的機器。
上述類型的方法已經由DE-OS3931747和DE-PS3809250而公知。輪對借助靠在其輪子工作面上的摩擦輥來驅動以進行再成型，摩擦輥可以跟隨工作面的徑向位置變化。再成型時，材料在摩擦輥之下被車削掉并到達一個過渡區，進一步切削加工時則將已經再成型的工作面部分靠到摩擦輥上，以便能夠繼續驅動工作面。由未加工的輪圓周面到已經再成型的輪圓周面的摩擦輥的上述過渡區已經公開并可以由DE-PS4001793、圖3、4、6、8、10、12及相應的說明書部分而得知。用該方法可以進行連續的不間斷的切削。但該方法的應用表明，摩擦棍會將產生的車
滾壓入輪子已經再成型的表面內并在那里形成不允許的劃痕。此外，在摩擦輥由還未加工的輪圓周面向已經再成型好了的輪圓周面上過渡時，摩擦輥會在其所屬的輪上作用一個軸向力，該力進一步作用在輪對上并引起輪對變形，這種變形會造成正在再成型工作面區域的斷面形狀誤差。此外，特別是在由輪圓周面的未加工部分向輪圓周面已經再成型好的部分的過渡階段，摩擦輥可能會依據切削深度而出現不希望的滑轉，這將損壞車削刀具及摩擦輥，并且在已經再成型的截面部分留下不允許的劃痕。
按照DE-PS1286371及DE-AS1124782所公開的裝置，輪對是由靠在其輪上的摩擦輥支承和驅動的。在加工工作面時摩擦輥靠在輪的凸緣上驅動并隨后換位，以便在隨后的凸緣加工中靠在工作面上驅動。在此，輪對無頂尖地支承在摩擦輥上并且摩擦輥自身剛性地安裝在加工位置。在工作面上驅動時，也存在著切
滾壓的危險。由于工作面再成型時輪對由摩擦輥在凸緣上驅動，那么對于安裝在由凸緣潤滑而運行的車輛上的輪對來說，在切削時輪對凸緣上粘附的油層會使摩擦輥產生滑轉，從而降低了機械效率，且損壞車削刀具和摩擦輥，在已經再成型好的截面部分也會出現不允許的劃痕。此外，在再成型時并于凸緣上驅動輪對時，由于回轉偏差或凸緣頂的外形缺陷可能會產生嘎嘎聲。
DE-OS3102091公開了一種再成型輪對的輪子的方法和裝置，其中，輪對由摩擦輥驅動，摩擦輥在貼靠力作用下靠在輪對的輪子上并能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化。在用一個銑刀再成型前，凸緣頂至少部分地被車削成圓柱形的，但這種圓柱形車削是為了能夠測量輪對的輪子并由測量的數據來確定必要的徑向刀具進給。
由DE-AS1815689還知道一種在不拆卸的列車中測量輪對的輪箍斷面的方法和裝置，根據該方法，測量前在進行凸緣頂的內套21密封和與槍體絕緣。橡膠管或塑料管29兩端，用壓緊扣30將其套緊在進水管接頭螺母31和進水管上，螺母31與導電排35焊連。
噴嘴孔22有4種形狀，其剖面分別是“
”(圖3、圖5)、“
”(圖7)、“
”(圖8)、“
”(圖9)形狀，以相應對工件進行切割、焊接和熱處理、噴涂、堆焊加工。
如

圖10所示，此附圖為本實用新型等離子堆焊實施例示意圖直流弧焊電源接入380V三相交流電源，其輸出端負極與高頻(器)串接，高頻另一端用水電纜接焊槍的進水管接頭，正極串接電流檢測傳感器Ao，經接觸器CJ1的主觸頭后用水電纜接焊槍的出水管接頭，并由此與負極之間連接一電容C。傳感器Ao的出端又經接觸器CJ2的主觸頭與機座相連。控制操作臺進線接入220V交流電源，出端接直流弧焊電源、高頻(器)、Ar氣的通斷控制器件和各運動機構的驅動電機控制線，以及各傳感器件。Ar氣經氣管接入焊槍的氣管接頭，由送粉管使送粉機構的出粉口與焊槍的粉管連接。
設置高頻及Ar氣的目的是便于對工件進行等離子弧加工。若去掉附圖中的送粉機構，即可對工件進行對焊(無填充劑的焊接)和表面熱處理；若將附圖中Ar氣更換為壓縮空氣，則可對工件進行空氣等離子切割。
如圖11所示本實用新型的數控自動跟蹤電路，是由電機控制電路(方框Ⅰ)和焊槍與工件的位移量、焊槍與工件即時焊面之間的距離、工件直徑、焊槍與焊道對中四種檢測電路(分別見方框Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)及程控主機(方框Ⅵ)組成，其工作電源由穩壓電源提供。穩壓電源的輸入端接225V交流，其輸出端與(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)中的電源正、負極對應點相連。
電機控制電路(Ⅰ)由調速、整流電路和電機的轉向、轉速的控制電路組成。本電路共有七個，即每臺電機相配套1個電機控制電路(附圖11僅畫了1個)。在控制電路中與調速電路輸入端分別相連的光電開關GK1、GK2，其另一端均經電位器W與程控主機輸出對再成型時也是由靠在凸緣上的摩擦輥來驅動，摩擦輥在貼緊力作用下能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化。然而其缺缺點是，當凸緣被污染時達不到所希望的切削效率，并且凸緣頂的外形缺陷可能會在切削中產生嘎嘎聲。
因此，本發明的任務是提供一種方法，以避免切
滾壓，消除在過渡區域由摩擦輥的軸向位移而產生的斷面誤差和在過渡區域摩擦輥的滑轉，消除在凸緣頂上驅動時因油脂潤滑而產生的摩擦輥的滑轉，以及避免在凸緣頂上驅動時由于凸緣頂的外形缺陷而產生嘎嘎聲和在最終的再成型切削時于凸緣頂上產生過大的切削深度。
本發明的任務還在于提供一種實現本發明方法的機器。
在后面的敘述中，“摩擦輥”不僅是指驅動輪對的輪子的輥子，而且輪對的輪子還支承在這些輥子上。
由開頭所述類型的方法出發，根據本發明的方法，上述任務是這樣解決的，即至少在一個凸緣的凸緣頂部切削出一個與輪對軸同心的圓周面，然后，在后續的切削中輪對靠上述同心的圓周面來驅動。
對于嚴重磨損的(車)輪子特別在其凸緣槽的部分和在外部凸緣側面部分的外形已經用壞，因此，必須沿徑向向內較多地移動，由再成型而產生的名義設計斷面，從而就要在凸緣區域具有特別大的切削深度，再成型切削時大的加工深度對切削進刀有干擾作用。如果凸緣頂在最終的再成型切削前進行預車削，不僅可制出一個與輪對軸的旋轉軸線同心走向的圓周面，而且對隨后的切削可以減小該位置的切削深度。
此外，凸緣的預車削可確保去掉凸緣頂的油層，使驅動摩擦輥靠至光潔的金屬圓周面上，該圓周面具有較大的摩擦系數并可提高切削的效率，在此，還削除了摩擦輥滑轉的危險。
因為與輪對軸的旋轉軸線同心地預車削了凸緣頂，也使得由在鋼軌上運轉而產生的外形缺陷，如劃道或不圓度得以消除，從而也消除了再成型時產生嘎嘎聲的根源，并改善了制出的新斷面的質量。通過驅動預車削的凸緣，摩擦輥在后續切削時(該切削可能是最終的再成型)不必由磨損的輪圓周面移動到已經車好的輪圓周面上。
特別是由摩擦輥從輪子圓周面的未加工部分移到其已再成型好的部分而產生的缺陷，如切
滾壓入已經再成型的工作面和斷面誤差可以不再出現，在現有技術中由靠在工作面上的摩擦輥作用在輪對上的不期望的軸向力也不再出現。
本發明的方法規定，對于凸緣頂的切削，至少要在輪對的一個輪子的工作面上來驅動輪對。
當在工作面上驅動輪對時，對于驅動來說只需要一個簡單成型的輥子，而將輥子隨后靠到同心車削的凸緣圓周面上則只是將輪對相對輥子向后移動一個較短的距離。可能導致摩擦輥滑轉的油脂或其它污染物在精車削時完全去掉，從而在凸緣上為驅動提供一個光潔的金屬表面。
在本發明方法的一個設計中建議，將凸緣頂的同心圓周面制成圓柱形的，對于在輪子上用于摩擦輥的圓柱形接觸面只需要一個簡單成形的摩擦輥，這樣可以降低制造成本并同時在輪子上形成一個最佳的接觸輪廓，從而降低了摩擦輥在接觸面上的壓力。摩擦輥可以具有一個單一直徑的圓柱形圓周面，但理想的是，摩擦輥具有兩個不同直徑的圓周面，可以將一個圓周面用于驅動凸緣，一個圓周面用于驅動工作面，并且可以使一個圓周面上的污染物難于延及到摩擦輥的另一個圓周面上。也可以在一個輥段上限制污染物，例如通過作為障礙物的經向穿孔或溝槽而將圓柱形的摩擦輥段彼此分開，從而可降低污染的漫延。
當然，也可以將凸緣頂精車削成一個新斷面形狀，用于靠在這樣經過精車削的凸緣上的摩擦輥段則可以匹配在倒圓的圓周面上，以得到一種盡可能好的接觸曲線(輪廓)。
本發明的切削加工至少一個在中心夾持的輪對的設備包括至少一個可靠在上述輪對的至少一個輪子圓周面上的摩擦輥以及至少一個夾持和移動加工刀具的刀架，其中可靠上的摩擦輥在貼緊力作用下也可以保持移動，以使之至少能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化，根據本發明的設備，其任務是這樣完成的，即設置至少一個驅動摩擦輥，它用于靠在至少一個凸緣的凸緣頂上。
借助上述措施，可以實現在再成型時的在凸緣上的驅動或凸緣精車削時在工作面上的驅動，也可以在一個連續的切削中實現由外輪箍端面開始直到內凸緣側面的再成型，由于通過凸緣頂的預車削或凸緣圓周面相對輪對旋轉軸線的同心車削可以減小該位置的切削深度，可使切削離開振動摩擦輥之下進行，并且也沒有斷面誤差。
在本發明的另一個設計中，建議摩擦輥的安裝可以軸向移動和固定(定位)，當輪對被夾持在支承箱上且不能用簡單的方法移動時，這種機器結構就非常有利。摩擦輥可以移動的距離必須使之可以靠到工作面及凸緣的圓周面上。
按照本發明的一種改型，建議摩擦輥用一個輥支承架安裝在一個可在軸向移動和定位的滑座上。
這種結構對于不推出車削輪對的車床非常有利，因為它必須在車輛中內裝加工輪對，并且在這種情況下內裝的輪對不可能產生一個軸向移動。但這種結構不局限于不推出車削輪對的車床。
在本發明機器的一個變換結構中，定心機構可同方向且可同步軸向移動和定位，其移動的距離應當能夠選擇性地將凸緣頂或工作面靠到摩擦輥上，夾持在定心機構中的輪對的這樣一種移動用簡單的方法就能實現，由于定心機構一般是保持在頂尖套筒中的尾架頂尖并且頂尖套筒是可電動或液壓移動的，那么通過對頂尖套筒的相應控制就能達到頂尖套筒連同夾持的輪對的同向的軸向同步移動，而不存在困難。頂尖套筒的這種控制已經公知，不必詳述。
在機器中心和輪對中心一致時能夠靠住一個或兩個輪子凸緣圓周面的摩擦輥在輪對由機器中心軸向移動后相對輪對應具有這樣的位置，即輪對可在一個輪子的工作面上驅動。如果輪對在該非中心位置驅動且加工兩個輪子的凸緣頂，則加工出與輪對軸旋轉軸線同心定向的圓周面，該車削過程之后，輪對重又返回機器中心位置，并且摩擦輥現在能夠在新車出的凸緣圓周面進行驅動，以進行再成型切削。
摩擦輥可是連續的柱形，也可以是具有兩個相鄰的不同直徑的圓柱形段，也可以具有錐形或一個柱形，一個錐形段。
為了改善從驅動摩擦輥到輪對的輪子上的力的傳遞，也可以在驅動摩擦輥的圓周面上設置增磨層，從而降低摩擦輥對輪子的貼靠力及減小輪對軸的受載，此外，還可以在切削時達到足夠的切削深度。
下面對照附圖對發明作進一步描述。
圖1和圖2是帶有摩擦輥驅動裝置的用于加工拆出的輪對的輪對車床，圖3和圖4是帶有摩擦輥驅動裝置的用于加工安裝在車輛內的輪對的輪對車床，但它也可用于拆出的輪對的再成型，圖5和圖6表示了一個具有兩不同直徑并靠在輪子圓周面上的摩擦輥，圖7和圖8表示了一個各區域具有相同直徑并靠在輪子圓周面的摩擦輥。
圖2中，輪對1由尾架頂尖2、3夾緊并同心布置，尾架頂尖2、3分別由分別可滑動安裝在頂尖保護套管6、7內的頂尖套筒4、5夾緊且同心布置。摩擦輥8、8′、9、9′、10、11不應當靠在輪22、23的圓周面12、13上，輪的輪廓尚未被加工。頂尖保護套管6、7設計成套殼式并固定在門狀機架80上，它們也可以設計成一體的。
支承摩擦輥10、11的支承架18、19以及分別支承兩個摩擦輥，即摩擦輥8、8′、9、9′的反支承架20、21在它們的外端各自具有一個回轉點24、25、26和27，以使之能由所屬的活塞氣缸組件28、29、30、31的作用而回轉并靠到輪對的輪上并能夠退刀，其中，摩擦輥10、11分別由驅動裝置33、34來驅動，兩摩擦輥8、8′、9、9′在圖中各自僅表示出了一個。上述活塞氣缸組件的構成及控制，應當能夠使由支承架及反支承架支承的摩擦輥在輪22、23上的接觸力的作用下跟隨任一瞬間接觸表面的徑向位置變化。
為了在預成型之前及期間能夠在與輪對軸66的旋轉軸線14同心走向的凸出輪緣40的圓周面79上驅動輪對1，如圖1所示，輪對1被對中在尾架頂尖2、3中并且在軸向沿箭頭15的方向移動一個距離32，這樣，輪對中心37所處的位置距機器中心38為移動距離32，從而可使摩擦輥8、8′、10靠到輪22的工作面16上。
在此，上述軸向移動例如可以通過安置在頂尖套筒4、5中的活塞氣缸組件35、36(包括所屬的液壓裝置，在此沒有進一步表示和描述)來實現，這類套筒控制已經公知從而不需詳細敘述。
然后，在輪對的非中心位置摩擦輥8、8′、10靠到輪22的工作面16上并驅動輪對1，然后對輪22、23的各凸出輪緣進行精車削，而摩擦輥9、9′和11不被靠上。刀架39、39′支承著用于加工工序的必要的車刀(沒有進一步表示)，刀架39，39′也具有上述的軸向移動距離，從而在輪對的非中心位置至少可對一個輪進行加工。在突出輪緣40、41上這樣制出的圓周面79是與輪對軸66的旋轉軸線14同心的。圓周面79可以車削成柱形，也可以具有所給定的新的凸緣頂截面形狀，所必需的是輪對再成型時靠在其新的凸緣圓周面上運行的摩擦輥的截面，如此設計，即使得在輪和摩擦輥的接觸面上具有接觸輪廓。
在完成凸緣40、41的精車削后，輪對1重又沿著軸向返回到機器的中心38，然后，摩擦輥8、8′;9、9′;10;11靠到輪22、23的突出輪緣40、41同心車削后的圓周面上并在此被驅動進行再成型，再成型的次序是由外輪箍端面71、72開始，經過工作面16、17和突出輪緣40、41直到內凸緣側面73、74。當摩擦輥在支承架18、19和反支承架20、21中相對于機器中心38或上述支承架和反支承架可移動時，在機器中輪對的軸向同心位置也能使摩擦輥8、8′;9、9′;10;11靠到輪22、23的凸緣40、41和工作頎16、17上。
圖3、4表示了一臺具有摩擦輥驅動裝置的輪對車床，其中輪對1由壓緊裝置44、45和支柱46、47夾緊并對中在其支承箱42、43中，支柱46、47又支承在機身58、59上。帶有摩擦輥56、56′;57、57′的輥支承架支承在鉸鏈60、61處，鉸鏈60、61位于水平可移動的滑座50、51上并允許各輥支承架48、49在箭頭52、53的方向垂直回轉運動，在此，上述輥支承架作了簡化表示，例如，它可以是按照DE-2937751的輥支架支承結構。每個輥支承架48、49承載兩個摩擦輥，兩個摩擦輥中均只表示出了一個且至少有一個摩擦輥是可驅動的。可垂直回轉運動的輥支承架48、49由活塞氣缸組件54、55支撐，該支撐是這樣設計與控制的，即摩擦輥在輪對的輪上的接觸力的作用下至少能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化。滑座50、51可水平地并行于輪對軸66的旋轉軸線14在箭頭69、70的方向移動，并各由一個帶有驅動裝置(驅動裝置在此沒有進一步表示)的傳動齒輪62、63來驅動。滑座50、51可以定位，該位置是為摩擦輥驅動輪對而設置的。滑座的這種定位可以在傳動齒輪62、63中或借助用于滑座50，51的擋板或夾緊裝置來實現，并且由于是公知的，在此沒有進一步表示。
圖3中，輪對1(如前所述)被夾緊及對中在支承箱42、43中并可在其中旋轉。摩擦輥56、56′;57、57′靠在工作面16、17上并驅動輪對1。摩擦輥56，56′;57、57′的驅動裝置是公知的，沒有進一步表示。
刀具64、65由刀架67、68夾緊和移動，用于加工突出輪緣40、41和與輪對軸66的旋轉軸線14同心地制作工作圓周面79，在后續切削中輪對1則依靠該圓周面驅動。
在突出輪緣上制出的與旋轉軸線14同心的工作圓周面79可以是圓柱形的，也可以具有一種給定的新的凸緣頂截面形狀，所必需的是，設計的用于在上述新的凸緣圓周面上驅動輪對的摩擦輥的截面，應當在輪和摩擦輥的接觸面上形成接觸曲線。
當凸緣40、41在其頂面加工完畢時，輥支承架48、49借助滑座50、51沿箭頭69、70的方向向內移動并且摩擦輥56、56′;57、57′靠到凸緣40、41的新的圓周表面上(圖4)，在此，刀具64、65實現再成型，其順序是由各外輪箍端面71、72開始，經過工作面16、17和凸緣40、41直到凸緣的內側面73、74。
圖5中表示了一個靠在輪的工作面16上的摩擦輥75，當輪對如前述那樣被驅動時，輪的凸緣40、41被與旋轉軸線同心地作精車削，然后將小直徑的摩擦輥靠到車出的圓周面79上進行其它車削(圖6)。輥段之間的臺階77的作用是防止臟物(如滑潤劑)由一個輥段傳到其它輥段。
圖7中，輪對的一個輪由一個柱形摩擦輥76在工作面16上驅動，摩擦輥的圓周面由一個凹槽78分開，當輪對如前述那樣被驅動時，輪的凸緣40、41被與輪對的旋轉軸線同心地精車削，然后將摩擦輥76的前面沒有使用的輥段靠到已車出的凸緣40、41的圓周面79上進行后續的切削加工(圖8)。槽78可以防止臟物由一個輥段到達另外的輥段上。
權利要求
1.用于切削加工輪對的方法，輪對的輪子具有一個工作面和一個具有凸緣頂的凸緣，輪對被夾持在定心機構中并經過至少一個摩擦輥來驅動和/或支承，該摩擦輥借助貼緊力靠在輪對至少一個輪子的圓周面上，且在貼緊力作用下能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化，其特征在于，至少在一個凸緣(40、41)的凸緣頂上由切削加工形成一個與輪對軸(66)的旋轉軸線(14)同心的圓周面(79，圖8)，然后，在后面的切削中在同心圓周面(79)上驅動輪對(1)。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，至少在輪對(1)的一個輪子(22，23)的工作面(16，17)上驅動輪對(1)，以在凸緣頂上切削。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于，凸緣頂的同心圓周面(79)被制成柱形的。
4.用于切削加工至少一個夾持在定心機構中的輪對以實現權利要求1-3之一方法的機器，它具有至少一個可靠在輪對的至少一個輪子的圓周面上的摩擦輥，以及至少一個夾持和移動加工刀具的刀架，其中，上述摩擦輥在貼緊力作用下也可以保持移動，以便至少能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化，其特征在于，至少設有一個驅動摩擦輥(10，11;56，56′;57，57′)，用于靠在至少一個凸緣(40，41)的凸緣頂上。
5.根據權利要求4的機器，其特征在于，摩擦輥(10，11;56，56′;57，57′)可以軸向移動和定位。
6.根據權利要求5的機器，其特征在于，摩擦輥(56，56′;57，57′)借助輥支承架(48，49)安裝在一個可在軸向移動和定位的滑座(50，51)上。
7.用于切削加工至少一個夾持在定心機構中的輪對以實現權利要求1-3之一方法的機器，它具有至少一個可靠在輪對至少一個輪子圓周面上的摩擦輥，以及至少一個夾持和移動加工刀具的刀架，其中，所述的摩擦輥在貼緊力下也保持運動，以便至少能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化，其特征是，定心機構(2，4;3，5)可同向且可同步軸向移動和定位，其移動的距離，應能夠使凸緣頂或工作面可選擇地靠到摩擦輥上。
8.根據權利要求4-7之一的機器，其特征在于，驅動摩擦輥(75)具有兩個不同直徑的圓柱形部分。
9.根據權利要求4-7之一的機器，其特征在于，驅動摩擦輥(76)具有兩個直徑相同且由溝槽(78)相互隔開的區域。
10.根據權利要求4-9之一的機器，其特征在于，至少在驅動摩擦輥(10，11;56，56′;57，57′;75，76)的一個區域于圓周面上具有增摩層。
全文摘要
本發明涉及一種切削加工輪對的方法，輪對的輪子具有一個工作面和一個帶凸緣頂的凸緣，輪對被夾持在定心機構中并經過至少一個摩擦輥來驅動和/或支承，所述的摩擦輥可借助貼緊力靠在輪對至少一個輥子的圓周面上且在貼緊力作用下能夠跟隨瞬時接觸面的徑向位置變化。該方法是為防止產生斷面誤差和切屑滾壓并避免產生嗄嗄聲和滑轉的危險。上述目的是這樣達到的，即在至少一個凸緣的凸緣頂上由切削形成一個與輪對軸的旋轉軸線同心的圓周面，然后，在后續切削期間在上述同心的圓周面上驅動輪對。
文檔編號B23B5/28GK1087040SQ9310944
公開日1994年5月25日 申請日期1993年6月21日 優先權日1992年11月17日
發明者H·費爾德沃特 申請人:威廉·赫根沙伊德特股份公司