一种超长道岔尖轨的分步式加工方法与流程

本发明涉及钢轨加工技术领域，尤其是一种超长道岔尖轨的分步式加工方法。

背景技术：

随着我国客运高速铁路的飞速发展，大号道岔的应用也越来越广泛，如42#、50#、62#等。大号道岔具有机车通过速度快、乘行舒适的特点。

超长道岔尖轨是高速铁路道岔中广泛使用的主要部件之一，具有长度规格大、承载能力强、精度要求高的特点。实现超长道岔尖轨一次装卡完成加工，所需机床的行程较长，以往都是直接进口加工完成的成品件或开发长行程加工设备。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种超长道岔尖轨的分步式加工方法，利用现有短行程数控机床对超长道岔尖轨进行分步式加工，大幅度降低设备投入费用或尖轨进口成本。

一种超长道岔尖轨的分步式加工方法，包括以下步骤：

1、将钢轨含基准端面的一端放置在机床行程范围之内，通过钢轨基准端面(尖端或跟端)对刀，加工机床行程范围之内的螺栓孔；

高速道岔尖轨的长度极限偏差控制，相对于螺栓孔的加工精度要求，较为宽松，因此分步钻孔时，为保证精度，不能完全以加工区域内的各自端头为对刀基准进行加工；

2、移动工件，将相邻的未加工孔段连同前次加工的最后一个螺栓孔移动至机床行程范围内，利用前次加工最后一个螺栓孔的现有坐标值和定位尺寸反算出实际基准端面的零点坐标，进行该段的螺栓孔加工。

3、若步骤2结束之后，还存在未加工孔段，则继续移动工件，进行下一段的螺栓孔加工，直至所有螺栓孔接刀完成；

4、移动工件，将尖轨尖端连同前部变截面区域移动至机床行程范围内，取尖端端面为基准，首先进行非工作边铣削，然后进行工作边粗铣与精铣，最后完成轨底铣削；

5、移动工件，将尖轨跟端端面连同部分的工作边铣削末端移动至机床行程范围内，以尖轨跟端端面为加工基准，采用行车面铣刀在距离工作边铣削末端2-3m范围内缓慢进入并微量切削，覆盖工作边铣刀成形尺寸进行后续铣削；高速道岔尖轨工作边及轨顶直线度要求较高，分步加工时，靠铣削完成，轨头工作边与行车面相接部分，后刀必须沿前刀成形尺寸长距离缓慢进入并微量切削，才能保证直线度合格；

首件制作时，刀具在高度和工作边侧向上各预留1mm以上，按每刀0.2-0.5mm的加工量逐步调节进刀，直至断面尺寸测量符合图纸要求，平尺搭接工作边与行车面符合直线度要求，加工完成；

高速道岔尖轨加工段钢轨高度的极限偏差为±1.0mm，实际生产中，常取一系列截面的钢轨高度及顶端下降16mm的宽度(公差一般取±0.5mm)为测量要素，因为尖轨工作边的尺寸变化相对较缓，所以分步铣削时，以机床行程范围内的端头为对刀基准加工能够满足外形精度要求。

当所述步骤4和所述步骤5中的铣削装卡段与所述步骤1-3中钻孔装卡段顺序重合时，可将钻孔和铣削同时完成，减少装卡次数。

进一步的，所述步骤1中的首孔加工时，利用刀具轻划对应钢轨表面，测量与基准端面距离并据此对机床坐标进行修正；所述步骤2中的首孔加工时，利用刀具轻划对应钢轨表面，测量与前次加工的最后一个螺栓孔的距离后对坐标进行修正。

进一步的，所述步骤1中选取的最后一个螺栓孔应当与相邻的未加工螺栓孔具有相对较近的距离。

进一步的，所述步骤2中采用对刀杆进行前次加工最后一个螺栓孔的现有坐标值确定，所述对刀杆由作业端部和固定尾部构成，所述作业端部比前次加工的最后一个螺栓孔的孔径小0.2mm，所述固定尾部用于与标准刀柄固定连接；使用时，手动调整坐标，使作业端部伸入前次加工的最后一个螺栓孔。

本发明的有益效果：利用现有的短行程机床对超长道岔尖轨进行分步式加工，大幅度降低设备投入费用或尖轨进口成本。

附图说明

图1是道岔超长尖轨的结构示意图；

图2是cn42#道岔尖轨加工内容示意图；

图3是利用28米行程机床加工cn42#道岔尖轨的三次装卡示意图；

图4是一次装卡跟端固定示意图；

图5是一次装卡前端固定示意图；

图6是二次装卡钢轨固定示意图；

图7是三次装卡钢轨固定示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

高速道岔超长尖轨采用专用的at轨经跟端轧制成标准轨型后制作而成。前部经切削加工，截面缓慢变化；后部为相对完整的at轨及标准轨断面，并经行车面线型加工(轨顶和工作侧边)。随着截面尺寸的逐步加宽和增高，车轮通过时接触点从基本轨逐步向尖轨方向转移。道岔超长尖轨的结构示意图如图1所示。

下面以cn42#道岔尖轨为例介绍一下超长道岔尖轨加工的典型部位及主流方式，其它型号尖轨的主体结构与之相似。cn42#道岔尖轨加工内容主要包括轨底面铣削、轨底孔钻铰、轨腰钻孔、非工作边轨头铣削、工作边轨头粗铣及精铣、行车面铣削、轨底铣削，其加工示意图如图2所示。

本发明利用短行程数控机床，通过移动工件，多次装卡接刀，分步完成超长道岔尖轨的加工生产，本实施例给出利用加工cn18#道岔尖轨的28米行程机床加工cn42#道岔尖轨的分步式加工方法。

cn42#道岔尖轨的基本尺寸如表1所示，这么长的工件一次装卡完成加工，需要长行程的机床。本实施例利用加工cn18#道岔尖轨的28米行程机床完成cn42#道岔尖轨的加工，大幅度降低了设备的投入费用或尖轨进口成本。

表1

注：1:40行车面数据不含加工中与工作边的搭接部分。

具体步骤如下(如图3-7所示，表述中x坐标值的加减，以左尖轨方向为例，右尖轨为相应的逆运算)：

1、一次装卡，将跟端(轧制段)置于机床最端头电磁铁位置，尖轨跟端外伸电磁铁本体距离：左尖轨160，右尖轨200，外伸端最前部的油缸不顶紧，其它油缸顶紧，手动顶紧装置不需顶紧；

以跟端端面对x轴坐标，将坐标值加刀具半径后输入到钻孔用工件坐标系中，利用数控机床编程铣削1-5孔轨底平面及钻、铰第1-5孔；加工前应在第一孔处划线，加工过程中注意观察刀具是否符合对应线，并注意首孔的测量。

2、二次装卡，移动工件，将尖端落在机床平直段装卡距离内，钢轨尖端端面与最前端的侧导磁块对应平齐，装卡时，机床两最外侧油缸不顶紧，其它油缸全部顶紧，手动顶紧装置全部顶紧。

①取对刀杆调整坐标伸入轨底21543孔(第5孔)对x轴坐标，对刀时注意对刀杆头部与孔各方向边缘都留有间隙，不可强行靠机床力量进入；将x轴对刀值减21543输入到钻孔用工件坐标系中(即钻孔坐标系原点为尖轨跟端)，铣削用坐标系中的x值为钻孔用工件坐标系中的x值加上尖轨全长47248(即铣削坐标系原点为尖轨尖端)；

加工前画第6孔(从第5孔返120)、本次加工首个轨底平面(距尖端22505)及工作边、非工作边起点(距尖端21522、26039)加工线。

②利用数控机床编程加工轨底平面(注意观察本次加工首个轨底平面是否符合对应线)，而后钻、铰其余φ32孔，钻孔时注意测量第5、6孔间距为120，并注意首孔直径的测量；

③利用数控机床编程分两刀铣削非工作边，并尽量控制起点线不超过划线点(引起该点下16宽度尺寸超差)。

④从尖端测量，在非工作边上画各检查点位置线(距尖端2635、8442、10630、15699、21522、26039)，利用数控机床编程粗铣并精铣工作边，铣削过程中注意随时测量各检查点尺寸并调整进刀量。

⑤将油缸和手动顶紧装置全部退回(所有手动顶紧装置应退到极限以避免走刀干涉)，然后利用数控机床编程，进行非工作边轨底铣削。

3、三次装卡，将跟端置于对应最端头电磁铁位置，左右尖轨跟端外伸电磁铁本体距离均为160，然后顶紧除最前端外的所有油缸和手动顶紧装置(跟端的手动顶紧装置可少顶一个)，注意尖轨跟端轧制段由于微量形变的存在，需要根据at侧向位置打表调整找正；

最后以跟端对x轴，将数值输入到行车面铣削用工件坐标系中，利用数控机床编程，对1/40行车面进行铣削，铣削时注意调整进刀量，保证尖端末尾部两测量点的宽度和高度尺寸，并注意与工作边、行车面的搭接直线度。

上述不含单位的数值的单位均为毫米mm，附图中用于固定钢轨的油缸本领域技术人员可以根据需要设置，本实施例给出的只是一种实现方式，但不仅限于这种实现方式。

本实施例利用现有28米行程机床，完成了47米工件的加工，节约了设备投入，并扩展了现有设备的功能，使cn42#道岔尖轨生产得以进行。

最后，还需要注意的是，以上列举仅是本发明一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。