专利名称：用于加工轮箍轮廓的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在轮对车床上对铁道机动车的车轮对的车轮加工其轮箍轮廓的工具，该工具具有由如硬金属或陶瓷切削材料等硬材料制成的圆柱形或蘑菇状的刀片，该刀片被固定在刀片支架上，该刀片支架本身被支承在一个工具支座中，该支座可在轮对车床的x方向及z方向上移动。
背景技术：
如果不对工具采取特殊的措施，那么在车削加工钢材时将形成很长的切屑，这会大大地妨碍加工过程，而排除它们是很费事及困难的。出于该原因，工具制造商在车削工具的刀片上设置了所谓的导屑阶台及隆起部分，其原理是这些部分能使切屑弯到超过切屑的可变形能力，由此使其折断。通常，制造商将告知客户在多大的进刀及切削深度的时该导屑形式起作用。对此，已由DE 23 39 588 A1公开了一种转位式刀片，其中在用于切削的两个端面的每个端面上各有两个相互对角布置的角部，作为用于相同加工区域的切削面；还各有两个相邻布置的角部，作为互补加工区域的切削面。
另一方案在于，以这样的方式形成及导向切屑，即使切屑撞在一个障碍物(例如工件或工具)上并由此偏转，以致它在根部被折断。以此方式将形成短的螺旋切屑。
为了在强力切削时保护刀片，刀片设有一个斜坡，它保护刀刃以免折断。如果这种刀片仅工作在小的切屑横截面上，则切屑不再折断，因为切屑与形成切屑的部件不再接触。因此刀片仅可在有限的工作范围中引起切屑的折断。
在加工制造时人们经常使用不同的刀片来应付加工。
对于修整铁道机动车的车轮对的车轮，人们力图使轮箍的轮廓在一个点上与磨损轮廓相切，所述点通常在侧面上，但可在滚动面上。因为出于精确度及节省时间的原因人们将坚持用一次切削，所以在任何工作区域中都使切屑折断是不可能的，尤其在小切削深度的情况下。由此加工过程的自动化受到极不利的影响，需要用于折断及输送切屑的装置的附加成本。
例如由EP 0 346 505公开了在工件，尤其是铁道机动车的车轮对的车轮车削加工时用于形成断屑的方法。在车轮对转动期间车削工具的进刀速度的幅值总是短时地被改变。在短时间内工具刃沿轮箍轮廓总是重新回到圆周方向的进刀线上并以对于继续加工所给定的每个进刀速度的先前值前进。
但该公知的方法在一定的区域中使粗糙度增大。它不能产生任意短的切屑，因为支座的速度受限。
由DE-PS 558 905公开了一种设有可独立转动的、浮动支承的圆形刀具的工具。该工具能以高精度工作，因为切下的切屑通过蘑菇形的、空心的及转动的刀体的内部被导出。但导致切屑折断的问题并未提及。
由DE 29 37 513 A1公开了一种高速转动的刀具的应用。在此情况下，在切削区域及刀具-切屑界面上形成了一层油膜或润滑流体材料膜。低摩擦与减小的剪切力相结合使得能够产生出几乎任意尺寸的层状切屑。但对此并未谈及在单次切削中如何在不同的切削深度上导致切屑折断。
DE 33 05 700 C2旨在产生较高的表面品质，如在切削制造加工砑光机纸辊时，在车床上加工金属及其合金以及非金属的零件所要求的。该公知的方法与车铣具有很多相似性，描述了工具与工件彼此的相对位置及它们的相对转动。但这里也未谈及切下的切屑的折断问题。
此外由US 5,014,581所公开的工具用于在车床上以高切削速度加工高合金的及坚硬难以车削的金属。对于传统的切削材料可减小其磨损及提高使用寿命。该目的借助一种工具来达到，该工具或是通过工件本身或是由外部来驱动并且具有作为切削刃的环形盘。在此情况下形成一个切削过程，其中除通常的进刀外在切削区域中持续地导入一个新的刀刃。被旋转地驱动的工具提供了众多的可能性，其中一些将导致切削力减小、剪切角增大、使用寿命提高及成品改善。但该文献对于切屑折断的产生未给出提示。
发明内容
由此本发明的任务是，提出一种工具，它在修整铁道机动车的车轮对的车轮的所有工作区域中均能引起切屑的折断。这在大的切屑横截面上和小的切屑横截面上都可以实现。该工具的结构应尽可能简单，工作尽可能可靠。
根据本发明提出一种用于在轮对车床上车削铁道机动车的车轮对的车轮的轮箍轮廓的工具，其中刀片支架布置为与一个在垂直地通过轮箍轮廓的平面中的截面圆的切线形成锐角(α)，可绕其纵向轴线转动并可被驱动。该工具即使在小切削深度时也可形成切屑的折断。
作为该刀具将使用由硬材料，如硬金属或陶瓷切削材料制成的圆柱形或蘑菇状的刀片，这些材料本身是公知的。通过为轮对切削的强力加工设计的这种圆形刀片的旋转，即使在其中本来不可能产生切屑折断的区域中也会引起切屑折断，尤其是在小的切削深度的情况下也是如此。
在此情况下刀片的旋转可用电动机实现，具有可调节转速及可改变转向。通过刀片的旋转，还使由刀片上切下的切屑变形。通过选择转动方向及转动速度，可将切屑导向一个坚固的障碍物。该障碍物可以是工具，为此工具设有一个特殊形状；但也可以是工件，例如轮对的侧缘。旋转运动不一定是均匀的，而是可以在一定时间，例如100毫秒后，一旦切屑具有一定的长度(例如100毫米的展开长度)时，用一个短暂的旋转运动来引起切屑折断。
刀片的旋转通过轮对车床的CNC控制(计算机数控)来进行。在此，根据相应的加工状况，既可使转动方向改变也可使转动速度改变。并且也可根据大的切削深度及进刀量时的切削压力，使刀片的旋转运动停止。这也对驱动装置的机械结构有利，因为仅需要小的转矩。
该工具用来加工铁道机动车的车轮对，该车轮对在干线机车上具有850毫米与1250毫米之间的轮径，在有轨电车上具有约600毫米的轮径。在加工大工件如干线机车的轮对时，旋转工具的支承直接产生并被限制在很小的空间上。通过以负的定位角布置工具，可增大可用的空间。在轮对的情况下有意义的是，考虑到与车轮的轮缘的冲突，还使工具的转动轴线向轮对转动轴线的方向进一步倾斜。但这种倾斜也可在工具本身上进行考虑。例如可以是，一个稳定的刀刃与一个工具支承件相结合，该支承件位于工具的附近并具有足够的刚性。对于轮对，必须使工具向轮对转动轴线的方向进一步倾斜。在为了产生轮箍轮廓而对工具的运动编程时当然应注意到与通常的工具相比，该工具与工件的接触点是变动的。
此外在使用旋转的刀片时应注意到刀片在其支承件中的同心度误差及刀片的形状偏差将导致波状的表面。因此需要把刀片的支承及其形状设计成在很小的制造公差以内。
最后应注意，在很小的空间上必需由工具接收很大的力，工具在加工时会剧烈受热。因此工具的支承必须设计成尽管受热也可保持无间隙及精确的转动。
以下将借助多个实施例来详细地描述本发明。
附图以极其简化及尽量概要的描绘表示图1为切削工具的第一实施方式，图2为切削工具的第二实施方式，图3为工具的驱动装置的截面图，及图4为以真实尺寸表示的一个轮箍轮廓的截面图。
具体实施例方式
图4中的轮箍轮廓1由一个滚动面部分2及一个轮缘部分3组成。一个大致在滚动面部分2的中间垂直地通过轮箍轮廓1的截面被称为测量圆平面4。此外图4还表示出该轮对车床的加工方向x，y及z。其中y方向相对图4的图面垂直地延伸。
车轮对(未示出)的一个车轮5绕该轮对的纵轴线z在方向6上可转动地装在一个轮对车床(未示出)中。图1表示车轮5大致在图4的测量圆平面4的高度上的截面。在转动期间由一个工具7加工轮箍轮廓1。工具7由一个刀片支架8及一个由硬金属制成的蘑菇状的刀片9组成。刀片支架8及刀片9彼此不可相对转动地连接，另外还设有凸起及凹陷部分10，通过这些部分它们彼此啮合。工具7在双箭头11的方向上可转动地被支承在该车床的工具支座中。旋转轴线12布置为与车轮5的测量圆平面4的切线13形成锐角α。
蘑菇状的刀片9具有向外倾斜的边缘14及在其中间具有一个凹陷部15。
图2表示与图1类似的情况。这里刀片支架16支承有一个圆柱形的刀片17。并且在此情况下，在刀片支架16与圆柱形刀片17之间也设有一个齿部18。带有圆柱形刀片17的刀片支架16可绕其旋转轴线19转动地支承在轮对车床的支座(未示出)中。在图2所示的例子中，旋转轴线19与轮切线20之间的锐角α明显地小于图1中的锐角。该结构造成了刀片支架16的瓶颈形状，由此它可以尽可能地接近车轮5。
在图3中表示出一个工具21，该工具设有一个圆柱形的刀片22。该刀片22被焊在一个由高强度钢制成的栓杆23上。为了有利于刀片22的同心度，对栓杆23的最后加工在刀片22被焊接到栓杆23上以后才进行。栓杆23被支承在一个平头圆锥形的轴承壳24中。该轴承壳的任务在于，使来自切削的主切口及进给力与被动力的切削力传递到基架25中，而不会使栓杆23的圆柱形部分受到过强的负荷。轴承壳24是一个磨损部件，其与圆柱形的刀片22一起被更换。栓杆23在其下端26上具有一个多花键齿的部分27，该部分被插入到一个被硬化处理的锥齿轮28中。锥齿轮28在位置29上与栓杆23无关地由滚动轴承支承。第二锥齿轮30用于通过一个高变速比的行星齿轮变速器(未示出)将在圆柱形刀片22绕旋转轴线31转动时形成的转矩传递到一个可调节的伺服电动机(未示出)上。在其中间连接着一个栓杆32，该栓杆支承与锥齿轮28啮合的第二锥齿轮30。
基架25在x，y及z方向上可移动地被支承在轮对车床中。圆柱形刀片22的旋转轴线31相对车轮切线33以角度α倾斜。
附图标记对照表1轮箍轮廓2滚动面部分3轮缘部分4测量圆平面5车轮6转动轴线7工具8刀片支架9蘑菇状的刀片10凸起及凹陷部分11双箭头12旋转轴线13切线14边缘15凹陷部16刀片支架17圆柱形的刀片18齿部分19旋转轴线20车轮切线21工具22圆柱形的刀片23栓杆24轴承壳
25基架26下端27多键齿的部分28被硬化处理的锥齿轮29支承位置30第二锥齿轮31旋转轴线32栓杆33车轮切线
权利要求
1.一种工具，该工具具有一个由如硬金属或陶瓷切削材料等硬材料制成的圆柱形刀片(22)或蘑菇状刀片(9)，该刀片被固定在刀片支架(8，16，23)上，该刀片支架被支承在一个工具支座中，该支座可在车床的X方向及Z方向上移动，其中刀片支架(8，16，23)布置为与一个在垂直地通过工件轮廓(1)的平面(4)中的截面圆的切线形成锐角(α)，可绕其纵向轴线(12，19，31)转动并可被驱动，其特征在于，该工具在轮对车床上对铁道机动车的车轮对的车轮(5)的轮箍轮廓(1)在单次修整期间在不同的切削深度上进行车削。
2.根据权利要求1的工具，其特征在于，所述截面位于车轮(5)的轮箍轮廓(1)的测量圆平面(4)中。
3.根据权利要求1或2的工具，其特征在于，刀片支架(8，16，23)的转动方向(11)可以反向。
4.根据权利要求1至3中任一项的工具，其特征在于，刀片支架(8，16，23)的转速可在每分钟0圈与n圈之间改变。
5.根据权利要求1至4中任一项的工具，其特征在于，刀片支架(8，16，23)布置为与车轮对的旋转轴线(z方向)形成一个角度(β)。
6.根据权利要求1至5中任一项的工具，其特征在于，所述锐角(α)的值在5°与10°之间，所述角度(β)的值也在5°与10°之间。
全文摘要
本发明涉及一种工具，该工具具有一个由如硬金属或陶瓷切削材料等硬材料制成的圆柱形刀片(22)或蘑菇状刀片(9)，该刀片被固定在刀片支架(8，16，23)上，该刀片支架被支承在一个工具支座中，该支座可在车床的X方向及Z方向上移动，其中刀片支架(8，16，23)布置为与一个在垂直地通过工件轮廓(1)的平面(4)中的截面圆的切线形成锐角(α)，可绕其纵向轴线(12，19，31)转动并可被驱动。根据本发明的工具允许在修整铁道机动车的车轮对的车轮的所有工作区域中导致切屑折断并且其结构尽可能简单。根据本发明通过如下方式实现该工具在轮对车床上对铁道机动车的车轮对的车轮(5)的轮箍轮廓(1)在单次修整期间在不同的切削深度上进行车削。
文档编号B23B27/12GK101043962SQ200580034631
公开日2007年9月26日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年9月10日
发明者阿尔弗雷德·海曼 申请人:黑根沙伊特-Mfd有限公司及两合公司