专利名称：加工铁路机车车辆车轮的方法和机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及加工铁路机车车辆车轮的方法和机床。这种加工不仅针对单个车轮走行机构车轮的再成型，而且针对轮对车轮的再成型。这种加工同样针对制动盘的再成型，制动盘可以在单个车轮走行机构上或在其他走行机构的轮对上。实施按本发明的加工的前提条件是，所涉及的铁路机车车辆车轮或轮对可旋转地支承在轴承箱内。在这种情况下要加工的单个车轮或轮对可处于拆开状态，但单个车轮和轮对也可以在装配状态下加工。
由于这一原因发展了一些所谓的地下机床，铁路机车车辆带着装配的轮对被牵引到机床上面，或用自己的动力行驶到机床上面。这些地下机床通常在一专用的车间内安装在钢轨水平面以下的一个坑里。因为机床针对用大的切削力加工重的机车车辆设计，所以机床也有比较大的重量。此外还要求将地下机床固定在一重的基础上。因此地下机床在其中运行的设备所需的投资大。与地上机床相比，地下机床的金属切削功率要小一些。
对于只用少量机车车辆实施其业务的铁路机车车辆和市郊交通企业而言，投资用于轮对加工机床，无论是地上还是地下机床，是完全不经济的。因此这类企业采取的办法是将要加工的轮对拆下并送到专业工厂去，在那里可以再成型轮盘和加工制动盘。然而即使在铁路干线上也只有少量配备有轮对加工机床的工厂。其结果是，拆卸的轮对或整个列车或车辆为了再成型有时必须长距离转运。尤其在作业困难的季节，例如秋季或冬季，产生许多在其间必须再成型的轮对。“在其间”在这里的含义是，轮对或车轮必须在原来由企业规定的检查间隔之间检修。有雨和落叶的秋季的气候条件对许多铁路运输业主在轮对加工上导致峰值需求。有时安装的轮对加工机床的容量不足以应付这种峰值需求。交换时间、不可利用率、运输和后勤费用，均导致轮对真正的加工成本提高。
此目的通过一种通过机床加工再成型可旋转地支承在轴承箱内的铁路机车车辆车轮或轮对的轮盘或制动盘的方法达到，机床-设计为可移动的，其中-铁路机车车辆车轮或轮对被一个作用在至少一个轴承箱上的夹紧机构将其一个轮盘在其圆周上压靠在支承辊上，-支承辊中至少一个使铁路机车车辆车轮或轮对旋转，与此同时-刀具加工铁路机车车辆车轮或轮对的轮盘或制动盘。
本发明的一个重要的思想在于，用于加工轮盘或制动盘的设备是可移动的，亦即活动式的。因此，设备不再连接在固定的使用地点，而是可以分别置于要维修的铁路机车车辆处并移动到加工位置。
为了加工制动盘，既可考虑加工那些组合在铁路机车车辆车轮的轮盘内的制动盘，也可加工那些固定在轮对轴上的制动盘。通常加工轮盘的外型面，铁路机车车辆车轮或轮对用此外型面在钢轨上滚动。在这里可涉及轮对中同时被置于旋转之中的那个轮盘的外型面。但也可以加工轮对中与被驱动的那个轮盘处于相对位置的那个轮盘的外型面。这种加工轮对的相对侧，当在轴承箱之一上通过法兰安装有附加装置如发电机等时具有优点的。在外形加工时，无论工作面还是轮缘或工作面及轮缘均在其外形内加工，而对制动盘的再成型通常限于这些盘的平面加工。
这种加工可通过车、铣、旋转铣或磨削加工等切削加工地进行。但也可以规定这样一种加工，即其中被加工或要加工的表面借助工具固定，例如由轧光工艺中已知的那种工具。
此外还规定，铁路机车车辆车轮或轮对在修正加工前或后实施超声波检验。类似地规定，铁路机车车辆车轮或轮对在再成型前或后用测量技术进行测量。常用的测量方法对有关的一般行家都是已知的。
本发明还涉及一种用于实施此方法的机床。此机床的特征在于一个可移动的承力框架。承力框架配备一个夹紧机构，用于作用在铁路机车车辆车轮或轮对的一个封闭的内部和/或外部轴承箱上。除此之外，设至少两个支承辊，它们与夹紧机构处于相对位置地彼此有一间距并可压靠在轮盘的外圆周上，夹紧机构作用在轮盘的一个(或多个)轴承箱上，以及，至少支承辊之一设有驱动装置。此外，在可移动的机床中还有一个用于加工铁路机车车辆车轮或轮对的轮盘或制动盘的刀具。这种刀具通常装在刀架上并在轮盘圆周上未作用支承辊的地方实施加工。
按一种有利的实施例，机床的框架支承在辊或滚轮上并可在地板上移动。借助于辊或滚轮可将轮对加工机床置于车间中能提供最佳空间条件的任何位置。借助于在车间内一般存在的升降机，将铁路机车车辆的车轮或轮对提升到轮对加工机床上面并必要时在进行加工期间予以固定。这特别适用于处于拆卸状态的铁路机车车辆车轮或轮对，此时甚至无需厂房，而在工厂领地上的一个恰当的位置(加顶棚或露天)就可以满足要求3。
对于处于装配状态的铁路机车车辆车轮或轮对，情况便有所不同。在装配状态，铁路机车车辆车轮或轮对与相关的铁路机车车辆固定或可拆地连接。对于在转向架上行驶的铁路机车车辆，轮对固定安装在转向架内。即使在装配状态，也可借助机床实施铁路机车车辆车轮或轮对的再成型。为此将铁路机车车辆定位于立柱上专门为此规定的举升位置。在立柱上的举升高度为地面上方1至2.5m之间。在这种情况下将机床推移到在立柱上已举升的铁路机车车辆的下方并被置于与铁路机车车辆的至少一个车轮接触。可移动的机床的移入可从已在立柱上被举升的铁路机车车辆的侧面进行。但通常可移动的机床支承在辊或滚轮上，滚轮沿车间轨道导引。在这种情况下机床在已在立柱上被举升的铁路机车车辆下方沿纵向推移，直至它被置于与轮对接触。
在铁路机车车辆车轮或轮对加工时，在机床上作用一个扭矩，这一扭矩可由在车间地面上的固定装置承受。为此有利的是在框架与车间地面之间置入附加的固定装置。由于加速度，在这里尤其是位于轮对轴上车辆电动机的转动加速度造成的力，同样必须由机床固定装置承受。在这方面例如刀具折断可能导致轮对突然制动并引起短时的作用力，此力超过切削加工的切削力。
通常，机床在其在车间地面上的支承点的重力足以吸收切削力。但仍可规定将机床夹紧在车间轨道上。
另一方面将机床设计为，使机床相对于轮对错开几个毫米对于加工结果是无关紧要的。这既适用于沿轮对旋转方向错开，同样适用于沿轴向错开。机床的固有刚性足够高，因而允许这种错移。
按另一种实施形式规定，将机床固定在车辆上。在这里既可涉及道路交通车辆，也可涉及铁路机车车辆。借助这种车辆将机床输送到其使用地点。在这种情况下在车辆上同时还可存在另一些向机床提供必要的能量的装置，能量可以是电能，或可以是压力介质的能量，例如液压或气压。此外有利的是，借助它运输机床的车辆同时还有升降机，借助它可进行提升或下降用此机床加工的铁路机车车辆车轮、转向架或轮对。当机床未固定时可设一装卸台，机床通过它从运输车下移，以便安装在应进行加工的地方。即使在这种情况下机床的能源装置也可由运输车携带，不过，同样可能的是，机床与已经存在的车间能源的基础结构连接。
借助它固定轴承箱的夹紧机构，既可机械地通过心轴操纵也可电动、气动或液压地操纵。为了驱动一个或多个支承辊，可设电动机或可设由一种压力介质，如液压或气动地加载的马达。作为加工工具可考虑车刀、拉刀、铣刀、旋转铣刀、磨削工具或紧轧工具。借助这些工具不仅可加工轮盘的外形，而且可切削制动盘的工作面。尤其可以规定，拉刀、铣刀、旋转铣刀或磨削工具各有一自己的驱动装置。通常将加工工具装在刀架上并在支承或驱动辊之外加工轮盘的圆周。为了加工处于装配状态的铁路机车车辆车轮，令夹紧机构从上向下垂直作用，以及将支承或驱动辊侧向安排在轮盘垂直中心线之外。于是在夹紧机构下方垂直对齐地可作用加工工具。反之，测量和检验装置可设在要检验的铁路机车车辆车轮圆周的任意位置，取决于允许的空间条件。按另一项有利的设计，设一超声波检验头，它将超声波施加在铁路机车车辆车轮或轮对的轮盘上。测量头处于与检验头相对的位置，它接收通过的超声波脉冲。
同样有利的是，要加工的铁路机车车辆车轮或轮盘，在加工前和还在加工后进行测量。由此保证加工结果。作为测量仪器建议用机械式卡规或光学的三角规。
显然，按本发明再成型铁路机车车辆车轮及其制动盘企图有高的精度。这尤其适用于高速车轮。当然在以较低的速度运行的车辆中，例如货车或次要铁路用的机车车辆，有较低的精度也可以满足要求。在这里主要目的是避免不必要地运输轮组或转移车辆。机床还配备切屑的导板或输送装置，对此无需特别说明。
图1和2分别用大为简化的示意图表示两种不同的轮对加工机床的侧视图。
图1表示从铁路机车车辆2端侧看的铁路机车车辆2。轮对6与此铁路机车车辆2连接，轮对6适用于以其两个轮盘7在轨道上运行。轮盘7与轮对轴8旋转固定地连接并可旋转地支承在位于两个轮盘7外部的轴承箱9内。在本例中表示了机车2的轮对6，在其轮对轴8上还加装一驱动电机10。轮对6通过两个轴承箱9与铁路机车车辆2连接；在图1中为了看得清楚起见没有表示此连接的详细情况。
在立柱上已提升的铁路机车车辆2下方，机床12的框架11被置于加工位置。框架11借助辊13或滚轮可沿车间轨道(未表示)移动，铁路机车车辆2事先已沿车间轨道滚动到车间内。机床12的框架11宽度尺寸按这样的方式确定，即，框架应能在立柱装置的支柱3之间通过。
在框架11两侧向上伸出夹紧机构14。夹紧机构14在其在外部的上端设有夹板15，夹紧机构用夹板从上方外部作用在轮组6的两个封闭的轴承箱9上。夹紧机构14将轮对6向下压，直至轮盘7与支承辊16接触。在本例中，这些支承辊16装在同一根轴17上，轴17支承在支座18上，支座18设在机床12的框架11内。支承辊16可旋转地支承在轴17上，以及两个支承辊16中至少一个有自己的驱动装置(图中未表示)，通过此驱动装置当轮盘7与支承辊16接触时使轮对6旋转。
在简化后的本例中支承辊16表示为它们处于轮盘7垂直的下方。但实际上它们侧向错开一个角度地(没有表示)设在轮盘7垂直的轮盘中心线下方。因此在图1中总共设有四个这种支承辊16。支座18设计为使支承辊16可从侧向从下方弹性地压靠在轮盘7上。这种弹性例如这样获得支座18设计为液压缸或气动缸，为它配设一个用于相关压力介质的压力发生器和蓄压器。采用弹性支承，支承辊16可以适应轮盘7可能产生的不圆度，不会在驱动时导致打滑。
在框架11上设至少一个刀架19，它配备有一刀具20，在本例中例如是一把车刀。取代单个刀架19也可以在框架11上再设另一个有相应刀具20的刀架(图中未表示)。刀具20规定用于加工轮盘7的外轮廓。为此目的它被置于与轮盘7的圆周接触。通过支承辊16之一使轮对7旋转，而此时刀具20在轮盘7的圆周上通过去除切屑进行轮盘7的再成型。
在图2的实施例中表示了轮对加工机床12另一种实施形式。此轮对加工机床12仍有一框架11，它可通过辊21在车间地面1上的地板上移动。辊21不限制轨迹，所以图2所示实施例的机床12也可以移动到支柱3侧旁，位于已在立柱上提升的铁路机车车辆2的下面。
轮对6仍与铁路机车车辆2连接。夹紧机构14从框架11向上伸出，它以一夹板15从上方作用在轮组6的轴承箱9上。可旋转地装在框架11的轴17上的支承辊16作用在轮盘7的外圆周上，通过轴承箱9将轮盘7压靠在支承辊16上。与图1的实施例一样，同样适用于图2的支承辊16的是，两个支承辊彼此有侧向间距地设在轮盘7垂直中心线的下方。
车刀20可沿径向进给到轮盘7上地固定在刀架19上。在这里，借助于车刀20也可以加工轮对6的轮盘7的外形。在图2所示实施例的情况下总是只加工一个轮盘7。在此轮盘7完成加工后，机床12在铁路机车车辆2的下面侧向推出，并例如朝箭头22的方向重新移到在图2中所选择的视图的右半部分侧向地处于铁路机车车辆2下方，以便加工第二个轮盘7。除轮盘7外，在轮对轴8上还可旋转固定地安装制动盘23。此机床12也适用于为制动盘23的侧表面24作平面加工。
除图1和2表示的实施例外，按本发明的机床12可以安装在室外的任何地方或车间内。然后，如此安装的机床供给单个铁路机车车辆车轮或一个轮对，以便能实施加工。在加工结束后，机床运输到另一个地点，它与图1和2中所表示的举例的地点可有大的空间距离。在图1和2的两个简化的视图中，为了看得清楚起见略去了有关的专业人士熟知的所有工作机构，例如轮对固定装置、驱动机组、能源、能量连接装置以及测量和检验装置。
附图标记一览表1车间地面2铁路机车车辆3支柱4支架5下棱边6轮对7轮盘8轮对轴9轴承箱10驱动电机11框架12机床13滚轮14夹紧机构15夹板16支承辊17轴18支座19刀架20车刀21辊22运输方向23制动盘24侧面
权利要求
1.通过机床加工对可旋转地支承在轴承箱内的铁路机车车辆车轮或轮对的轮盘或制动盘进行再成型的方法，-机床设计为可移动的，其中-铁路机车车辆车轮或轮对被一个作用在至少一个轴承箱上的夹紧机构将其一个轮盘在其圆周上压靠在支承辊上，-支承辊中至少一个使铁路机车车辆车轮或轮对旋转，与此同时-刀具加工轮盘或制动盘之一。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为加工轮盘的外型面，铁路机车车辆车轮或轮对用此外型面在钢轨上滚动。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为加工轮对中使之旋转的那个轮盘的外型面。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征为加工轮对中与被驱动的那个轮盘处于相对位置的那个轮盘的外型面。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征为加工有制动盘的铁路机车车辆车轮或轮对的制动盘之一。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征为这些盘切削加工地通过车、铣、旋转铣或磨削加工。
7.按照权利要求1至5或6之一所述的方法，其特征为用工具固定轮盘要加工或被加工的表面。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征为铁路机车车辆车轮或轮对用超声波检验。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征为铁路机车车辆车轮或轮对至少在再成型前测量。
10.实施按照权利要求1至9之一所述方法的机床，其特征在于-一个可移动的承力框架(11)，它有-一个夹紧机构(14、15)，用于作用在铁路机车车辆车轮或轮对(6)的一个封闭的内部和/或外部轴承箱(9)上，以及在于-至少一个支承辊(16)，它与夹紧机构(14、15)处于相对位置地彼此有一间距并可压靠在轮盘(7)的外圆周上，夹紧机构(14、15)作用在此轮盘的轴承箱(9)上，-一个用于至少支承辊(16)之一的驱动装置，以及-一个用于加工铁路机车车辆车轮或轮对(6)的轮盘(7)或制动盘(23)的刀具(20)。
11.按照权利要求10所述的机床，其特征为框架(11)支承在滚轮(21)上，滚轮(21)可在地板(1)上移动。
12.按照权利要求10所述的机床，其特征为框架(11)支承在滚轮(13)上，滚轮(13)可在轨道上移动。
13.按照权利要求10所述的机床，其特征为框架(11)固定在一车辆上。
14.按照权利要求13所述的机床，其特征为此车辆设有升降机，以便提升或下降要通过机床(12)加工的铁路机车车辆车轮、转向架或轮对(6)。
15.按照权利要求10至13之一所述的机床，其特征为夹紧机构(14、15)可机械、电动、气动或液压操纵。
16.按照权利要求10至13之一所述的机床，其特征为作为一个或多个支承辊(16)的驱动装置，设电动机或可由压力介质加载的马达。
17.按照权利要求10至13之一所述的机床，其特征为为了加工铁路机车车辆车轮或轮对(6)的轮盘(7)或制动盘(23)，采用车刀(20)、拉刀、铣刀、旋转铣刀、磨削工具或紧轧工具。
18.按照权利要求17所述的机床，其特征为拉刀、铣刀、旋转铣刀或磨削工具可分别由自己驱动装置驱动。
19.按照权利要求10所述的机床，其特征为设一个检验头，用于将超声波施加在铁路机车车辆车轮或轮对(6)的至少一个轮盘上。
20.按照权利要求10所述的机床，其特征为设至少一个测量工具，用于在加工前和/或加工后测量铁路机车车辆车轮、制动盘(23)或轮对(6)的几何尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种通过用可移动的机床(12)的加工对可旋转地支承在轴承箱(9)内的铁路机车车辆车轮或轮对(6)的轮盘(7)或制动盘进行再成型的方法。按照此方法，铁路机车车辆车轮或轮对(6)的轮盘(7)圆周，被作用在至少一个轴承箱(9)上的夹紧机构(14、15)压靠在支承辊(16)上。至少所述支承辊(16)之一引起铁路机车车辆车轮或轮对(6)旋转，与此同时刀具(20)加工轮盘(7)或制动盘之一。本发明还涉及一种用于实施此方法的机床(12)。
文档编号B23B5/28GK1438927SQ01811735
公开日2003年8月27日 申请日期2001年5月25日 优先权日2000年5月25日
发明者曼弗雷德·博姆斯, 格奥尔格·豪施尔德, 阿尔弗雷德·海曼, 拉尔夫·霍克, 汉斯－约阿西姆·赖西 申请人:黑根沙伊特-Mfd有限公司及两合公司