CN105127795B - 不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，属于数控机床领域，采用内外轴箱轴向平衡支撑装置、轴箱下压装置、控制***、机床自动检测装置、驱动装置以组成不落轮车床加工动车、列车轮对的回转中心，机床自动检测装置的自动检测将列车轮对进行对正调平，轴箱轴向平衡支撑与轴箱下压装置两者之间相结合实现轮对轴箱的精准定位与固定，解决现有不落轮车床在不解体轮对和带轴箱轮对的加工过程中回转轴轴心不固定或浮动，造成被加工轮对踏面存在失圆的问题，采用本发明用于高速动车、铁路列车、城市轻轨列车及地铁列车轮对的不落轮加工，实现了车床自动化加工，提高轮对加工精度，保证列车运行平稳度。

Description

不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法

技术领域

本发明涉及数控车床的技术领域，具体而言，涉及一种不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，是基于机床通道坐标，以轮对轮缘顶部为基准，通过内外轴箱轴向定位轮对轴心，从而固定轮对回转中心的一种不落轮车床加工动车、列车轮对的方法。

背景技术

我国铁路运输***已经进了几次大面积提速，高速铁路运营占比大幅度扩大，运营里程稳居世界第一。由于高速铁路发展时间短、速度快，普速列车、地铁列车运用量巨大，维护装备相对落后，因此高速列车、动车组、机车、客货车车辆、地铁列车、城市轻轨列车的运输安全面临许多新的课题，其中高速列车轮对加工的几何精度，直接关系高速列车运行品质和乘坐舒适度等运行平稳度。特别是几何精度不合格的轮对运行，严重威胁人民群众的生命安全和国家财产安全，经调研，目前运行的高速列车CRH3C型、CRH380B型动车组发生多起轴箱端盖、接地盖安装螺栓松脱故障，经调查分析，车轮存在明显18~20阶多边形且线路个别区段存在波磨波长与车轮多边形相近，动车组高速运行时，线路激扰频率与车轮多边形激扰频率相近产生共振，加剧轴端振动是导致螺栓松脱的根本原因。然而产生动车组车轮存在明显阶多边形的原因与既有的动车不落轮车床轮对加工时的浮动回转中心存在必然联系。

现有的动车不落轮车床均采取轮对踏面及外圆定心，都以踏面为定心基准，由于轮对踏面均已经磨损、轮对车轮两踏面本身存在轮径尺寸偏差，大小不等问题，或存在车轮踏面椭圆、多边形等不规则现象，难以准确找到轮对的旋转中心，致使其加工会出现诸多误差。更重要的是目前不落轮车床支撑轮对的摩擦驱动轮及轮架结构必须采用随动或浮动设计，在轮对加工过程中摩擦驱动轮与轮对踏面接触面是一个随着切削过程变化的，造成列车轮对和摩擦驱动轮处于随动或浮动状态。上述设计必然造成加工工件回转中不固定或浮动，造成被轮对踏面存在失圆等现象，给铁路运营带来诸多风险及不安全因素，特别是给高速列车和动车组列车带来安全隐患。因此，不落轮车床加工轮对靠轮对外圆定心是不科学的。采用一种更为科学的不落轮车床加工列车轮对固定工件回转中心的方法，提高轮对加工精度，以适应我国高速铁路发展要求，特别是确保我国动车组列车、高速列车的运行安全，降低人民群众生命财产损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，是基于机床通道坐标，以轮对轮缘顶部为基准，通过内外轴箱轴向定位轮对轴心，从而固定轮对回转中心的一种不落轮车床加工动车、列车轮对的方法。以达到单轴或双轴不落轮车床加工轮对的回转中心的固定，提高轮对加工精度、提高列车运行安全及运行品质的目的。解决现有不落轮车床在不解体轮对和带轴箱轮对的加工过程中回转轴轴心不固定或浮动，造成被加工轮对车轮踏面存在失圆的问题。采用本发明为设计原理制造的单轴或双轴不落轮车床用于高速动车、铁路列车、城市轻轨列车及地铁列车轮对的不落轮加工，实现了车床自动化加工，提高轮对加工精度，保证列车运行平稳度。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，是基于机床通道坐标，以轮对轮缘顶部为基准，通过机床通道坐标、内外轴箱轴向平衡支撑装置定位轮对轴心，从而固定轮对回转中心，其特征在于，采用内外轴箱轴向平衡支撑装置、轴箱下压装置、控制***、机床自动检测装置、驱动装置以组成不落轮车床加工动车、列车轮对的回转中心，所述不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法包括以下步骤：

A.机床通道坐标的建立方式：机床通道坐标的X向坐标与机床刀架的X向导轨平行或重合，机床通道坐标的Z向坐标与机床刀架的Z向导轨平行或重合；

B.机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置，采用测量传感技术，通过对加工件轮对车轮的轮缘顶部位置为基准，当加工件轮对车轮的轮缘顶部基准与机床通道坐标的Z向坐标平行或重合，与机床通道坐标的X向坐标垂直时，在机床自动检测装置作用下将到达位置数据反馈至控制***，在轴箱下压装置的作用下，使列车内外轴箱固定在机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置上，内外轴箱轴向平衡支撑装置自动锁紧稳定，形成机床与列车轮对稳定的加工回转中心；

其中：机床自动检测装置包括分别检测轮对车轮高度位置的自动检测头，自动检测头对应位于轮对车轮的轮缘处，自动检测头以机床通道坐标为基准调节至同一水平位置；

轮对车轮处的自动检测头分别检测轮对车轮的轮缘顶部位置，并将轮缘顶部位置的数据反馈至控制***；

C.控制***比较轮对车轮的轮缘顶部位置数据，并驱动内外轴箱轴向平衡支撑装置支撑轮对轴箱底部并调节轴箱位置，从而根据轮对车轮的轮缘位置进行水平定位，使轮对车轮的轴心线与机床的通道坐标的Z轴平行或重合。

进一步地，在进行步骤C后，轴箱下压装置在轮对轴箱顶部压紧固定轮对轴箱，内外轴箱轴向平衡支撑装置及轴箱下压装置共同作用以固定轮对的回转中心。

进一步地，所述的控制***分别与内外轴箱轴向平衡支撑装置、轴箱下压装置以及机床自动检测装置电连接。

进一步地，所述的驱动装置设有驱动滚轮，驱动滚轮与轮对车轮传动连接。

进一步地，所述的内外轴箱轴向平衡支撑装置，其特征在于，包括机架，所述机架上竖直设置有导向套，导向套上设置有滑动导柱；所述滑动导柱的一端设有承载块，另一端固定连接有丝母，所述承载块的上端面设有支撑块，丝母螺纹传动联接有丝杆，丝杆连接有传动装置，传动装置设有动力装置。

进一步地，传动装置包括蜗轮、蜗杆以及齿轮，齿轮带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮连接，蜗轮与丝杆连接。

进一步地，所述动力装置为电机或者液压马达直接驱动丝杆。

进一步地，所述机架上设有集中润滑***。

本发明所述的一种不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，用于单轴或双轴不落轮车床设计、制造；以解决在不落轮对加工过程中回转轴轴心不固定或浮动，造成被加工轮对踏面存在失圆的问题。

采用本发明的有益效果具体如下：

1、解决了现有动车的单轴或双轴不落轮车床加工中由于回转中心不固定或浮动固定，造成的被加工车轮阶多边形，车轮存在明显的18~20阶多边形的问题，防止在线路个别区段存在波磨波长与车轮多边形相近时，动车组高速运行，线路激扰频率与车轮多边形激扰频率相近产生共振，导致螺栓松脱后严重行车安全威胁；

2、单轴不落轮车床或双轴不落轮车床加工时，以轮对车轮的轮缘为自动检测头的定位基准，车轮的轮缘较常规定位的车轮踏面更加精准，不易受车轮踏面的不规则轮廓所影响，有利于提高轮对加工质量和外形的几何精度，为列车的行车安全、高铁动车组轮轨关系的改善引领新的研究方向，并最终为我国高铁维护标准制定做出贡献；

3、本申请的应用范围广泛，可以用于铁路列车、动车组、城市轻轨及地铁列车的车轮轮对加工，该列车轮对轴箱固定***通过机械电子技术、测量传感技术、数字控制技术、计算机信息处理技术、接口技术进行列车轮对抬升、自动对中调平、定位、锁紧固定列车轮对轴箱，进而由列车轮对轴承锁定轮对车轴，固定机床被加工工件轮对的回转中心，实现了不落轮车床的自动化加工，提高了车床的工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法的整体结构示意图；

图2是本发明提供的不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法的驱动滚轮的结构示意图；

图3是本发明提供的不落轮车床的内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法的结构示意图的A向视图；

图4是本发明提供的不落轮车床的内外轴箱轴向平衡支撑装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1、图2及图3提供了不落轮车床固定回转中心的方法的结构示意图，其特征在于，采用机床通道坐标12、内外轴箱轴向平衡支撑装置10、轴箱下压装置5、控制***、机床自动检测装置、驱动装置11以组成不落轮车床加工动车、列车轮对的回转中心。所述不落轮车床加工动车、列车轮对回转中心的固定方法包括以下步骤：

A.机床通道坐标12的建立方式：机床通道坐标12的X向坐标与机床刀架的X向导轨平行或重合，机床通道坐标12的Z向坐标与机床刀架的Z向导轨平行或重合；

B.机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置10，采用测量传感技术，通过对加工件轮对车轮7的轮缘顶部位置为基准，当加工件轮对车轮7的轮缘顶部基准与机床通道坐标12的Z向坐标平行或重合，与机床通道坐标12的X向坐标垂直时，在机床自动检测装置作用下将到达位置数据反馈至控制***，在轴箱下压装置5的作用下，使列车内外轴箱固定在机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置10上，内外轴箱轴向平衡支撑装置10自动锁紧稳定，形成机床与列车轮对稳定的加工回转中心；

其中：机床自动检测装置包括分别检测轮对车轮高度位置的自动检测头4，自动检测头4对应位于轮对车轮7的轮缘1处，自动检测头4以机床通道坐标12为基准调节至同一水平位置，自动检测头4的水平方向上的定位是通过机床通道坐标12，机床通道坐标12指现有的机床上的X向、Y向、Z向三个通向的基准坐标，用于机床的基础加工的基准定位作用，基于机床通道坐标12设置的单轴或双轴不落轮车床机床自动检测装置用于自动对中调平被加工轮对车轮7的轴心线；

轮对车轮7处的自动检测头4分别检测轮对车轮7的轮缘1高度位置，并将该高度位置的数据反馈至控制***；

控制***比较轮对车轮的左、右两侧车轮的轮缘1高度位置数据，并驱动内外轴箱轴向平衡支撑装置10调节轮对轴箱3的位置，从而检测轮对车轮7的轮缘1位置进行水平定位，使轮对车轮7的轴心线与机床的通道坐标12的Z轴平行或重合；轮对轴箱3是套设在轮对车轮7两个轴端的滚动轴承，是列车与轮对车轮7连接固定的配套装置，列车轮对7在轮对轴箱3内做回转运动。

在进行步骤C后，轴箱下压装置5在轮对轴箱3顶部压紧固定轮对轴箱3，内外轴箱轴向平衡支撑装置10与轴箱下压装置5共同作用以固定轮对车轮7的回转中心，形成以设置在轮对车轮7的轮对车轴3两端以轴承定位锁定的轮对轴心线，保证轮对轴心线的与机床通向坐标12的Z向保持水平状态。

轮对车轮7的轮缘1是指加工轮对车轮7的靠近内侧的两个相对轮廓边缘，与该轮廓边缘相邻且相对靠近外侧的面为车轮踏面，车轮踏面与驱动滚轮8摩擦接触，以加工轮对车轮7的轮缘1为基准作为加工起始原点，当列车进入加工位置，由内外轴箱轴向平衡支撑装置10使列车加工的轮对车轮7离开机床轨道。

机床自动检测装置包括的自动检测头4分别有左、右两个，且分别对应设置在轮对车轮7的正下方，还可以根据需要将其设置在其他可以检测轮对车轮7的轴心线与机床通道坐标12相对关系的位置。

内外轴箱轴向平衡支撑装置10支撑轮对轴箱3的底部，轴箱下压装置5通过轮对轴箱3的顶部压紧固定轮对的内外轴箱，形成以设置在轮对车轮7的车轴两端轴承定位锁定的轮对轴心线，固定了机床被加工轮对车轮7的回转中心，从而使机床在不落轮的状态下对轮对车轮7的加工。轮对车轮7固定的回转中心能够确保轮对车轮7加工的不圆度指标可控，轮对轴箱3位置固定是由内外轴箱轴向平衡支撑装置10的支撑和轴箱下压装置5的压紧机构两者之间的结合来完成的。加工轮对车轮7的自由度主要是通过轮对轴箱3由内外轴箱轴向平衡支撑装置10和轴箱下压装置5共同限制的。

控制***分别与内外轴箱轴向平衡支撑装置10、轴箱下压装置5以及机床自动检测装置电连接，机床自动检测装置的自动检测头4对轮对车轮7的轮缘1的位置进行检测，反馈轮对车轮7的轴心线位置信息到控制***，该控制***通过内外轴箱轴向平衡支撑装置对轮对轴箱3的位置数据进行自动调节，修正补偿，起到轮对车轮7的轴中心自动对中调平，确保轮对车轮7的中心线处于水平状态始终与机床通道坐标12的轴线平行或重合。

驱动装置11设有驱动滚轮8，驱动滚轮8与轮对车轮7传动连接，驱动滚轮8与轮对车轮7的踏面接触进行摩擦传动。位于轮对车轮7的左、右两侧的驱动滚轮8，主要对加工轮对车轮7初定心，同时可辅助限制三个方向的自由度X转动、Y移动、Y转动，并提供驱动力。以机床导向角铁14的驱动滚轮架定位，以驱动滚轮8定心，（如图3）左侧的两驱动滚轮8如同一短V型块，右侧的两驱动滚轮8如同一短V型块，结合驱动滚轮架对位，两V型块为一整体，组成一个长V型块。

图4示出了本发明提供的不落轮车床的内外轴箱轴向平衡支撑装置的结构示意图，其特征在于，包括机架15，所述机架15上竖直设置有导向套22，导向套22上设置有滑动导柱23，导向套22为滑动导柱23起到导向定位作用。所述滑动导柱23的一端设有承载块24，另一端固定连接有丝母21，丝母21与滑动导柱23通过螺纹连接成为整体，丝母21带动滑动导柱做直线运动，起到螺旋千斤顶的作用。所述承载块24的上端面设有支撑块25，丝母21螺纹传动联接有丝杆20，通过丝杆丝母副将旋转运动转化为直线移动同时产生推力，丝杆20连接有传动装置，传动装置设有动力装置，为整个传动装置提供动力。支撑块25作为支撑平台是轮对轴箱26的一个安放基面，支撑块25作为一个装夹专用工装使用，不同类列车车型匹配不同型号的支撑块25。

传动装置包括蜗轮19、蜗杆18以及齿轮17，齿轮17带动蜗杆18转动，蜗杆18与蜗轮19连接，蜗轮19与丝杆20连接，齿轮传动组传动带动蜗杆18传动，蜗杆18带动蜗轮19连同丝杆20传动，丝母21连同滑动导柱23移动。承载块24上的轴箱支撑块25顶住轮对轴箱26底部沿竖直方向做上下运动。采用蜗轮蜗杆副传动，传动平稳，传动速比大，能节约空间。同时，蜗轮蜗杆副自锁性能好，结合丝杆丝母副具有自锁性，双重保护轮对加工位置不发生改变，使轮对轴箱26始终处于一个非常稳定的状态，且此种传动方式只是本发明提供的一种实施例而已，还可以采用专用减速机变速。

动力装置为电机16，动力源不限于本发明所述的电机16，还可以采用主轴伺服电机或者液压马达直接驱动丝杆。

机架15上设有集中润滑***，能自动润滑运动部件，能降低运动部件的局部磨损，减少支撑装置导柱的磨损，提高装置的耐用性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，采用机床通道坐标、内外轴箱轴向平衡支撑装置、轴箱下压装置、控制***、机床自动检测装置、驱动装置以组成不落轮车床加工动车、列车轮对的固定轮对回转中心，本方法包括以下步骤：

A.机床通道坐标的建立方式：机床通道坐标的X向坐标与机床刀架的X向导轨平行或重合，机床通道坐标的Z向坐标与机床刀架的Z向导轨平行或重合；

B.机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置，采用测量传感技术，通过对加工件轮对车轮的轮缘顶部位置为基准，当加工件轮对车轮的轮缘顶部基准与机床通道坐标的Z向坐标平行或重合，与机床通道坐标的X向坐标垂直时，在机床自动检测装置作用下将到达位置数据反馈至控制***，在轴箱下压装置的作用下，使列车内外轴箱固定在机床的内外轴箱轴向平衡支撑装置上，内外轴箱轴向平衡支撑装置自动锁紧稳定，形成机床与列车轮对稳定的加工回转中心；

其中：机床自动检测装置包括分别检测轮对车轮高度位置的自动检测头，自动检测头对应位于轮对车轮的轮缘处，自动检测头以机床通道坐标为基准调节至同一水平位置；

轮对车轮处的自动检测头分别检测轮对车轮的轮缘顶部位置，并将轮缘顶部位置的数据反馈至控制***；

C.控制***比较轮对车轮的轮缘顶部位置数据，并驱动内外轴箱轴向平衡支撑装置支撑轮对轴箱底部并调节轴箱位置，从而根据轮对车轮的轮缘位置进行水平定位，使轮对车轮的轴心线与机床的通道坐标的Z轴平行或重合。

2.根据权利要求1所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，在进行步骤C后，轴箱下压装置在轮对轴箱顶部压紧固定轮对轴箱，内外轴箱轴向平衡支撑装置及轴箱下压装置共同作用以固定轮对的回转中心。

3.根据权利要求1所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述的控制***分别与内外轴箱轴向平衡支撑装置、轴箱下压装置以及机床自动检测装置电连接。

4.根据权利要求1所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述的驱动装置设有驱动滚轮，驱动滚轮与轮对车轮传动连接。

5.根据权利要求1所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述的内外轴箱轴向平衡支撑装置进一步包括机架，所述机架上竖直设置有导向套，导向套上设置有滑动导柱；所述滑动导柱的一端设有承载块，另一端固定连接有丝母，所述承载块的上端面设有支撑块，螺纹丝母传动副联接有丝杆，丝杆连接有传动装置，传动装置设有动力装置。

6.根据权利要求5所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述的传动装置包括蜗轮、蜗杆以及齿轮，齿轮带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮连接，蜗轮与丝杆连接。

7.根据权利要求5所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述的动力装置为电机或者液压马达。

8.根据权利要求5所述的不落轮车床内外轴箱轴向定位固定回转中心的方法，其特征在于，所述机架上设有集中润滑***。