钢轨焊缝数控精铣设备及精铣方法技术

本发明专利技术公开了钢轨焊缝数控精铣设备及精铣方法，利用数控技术，使铣刀头组件中的仿形铣装置在钢轨横截平面内紧贴钢轨外形进行铣削；包括底座行走组件，设置在底座行走组件上的外壳门组件、两套钢轨夹持机构和数控精铣机构；外壳门组件上设有电柜，电柜内安装有控制钢轨夹持机构和数控精铣机构的控制电路和可编程控制器PLC；数控精铣机构包括垂直伺服进刀机构、铣刀头旋转伺服机构、铣刀头组件和水平伺服进刀机构，三套伺服机构在PLC的控制下相互配合使铣刀头组件对钢轨完成铣削。本发明专利技术大大改善工人的工作环境和操作人员的劳动强度，也提高了钢轨焊缝的加工质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控装置领域，尤其涉及钢轨焊缝数控精铣设备及精铣方法。
技术介绍
随着我国铁路提速事业的发展，列车运行速度的提高对铺设钢轨的质量也相应的有较大的提高。事实上，高速铁路的建设中大量使用了无缝钢轨，所谓无缝钢轨就是先将一节一节25M或100M的标准钢轨，在焊轨基地焊接成500M长的钢轨，然后由钢轨运输列车运送到一些铺设现场，再经现场焊接和打磨后投入使用。然而，当钢轨焊接在一起时，焊缝周围会形成一圈焊瘤，需经粗铣和精铣将焊瘤除掉。由于各铁路局设备陈旧，传统去除焊瘤的方法多是人工使用手砂轮和数控加工去除的方式，但人工手砂轮的方式劳动强度高，效率极低，磨削的沙砾和金属粉尘被人体大量吸入，对人体危害极大；数控铣床加工的方式无法解决钢轨焊接时挫头的现象，这样很容易损伤原轨而且每次加工均需要对刀，效率低、加工失误造成报废率高。目前，国内十多家焊轨厂多是从国外引用先进的焊缝精磨机，这些先进的精磨机大大改善了工作环境和操作人员的劳动强度，也提高了焊缝的磨削质量，但是，进口精磨机的价格高昂，故障维修和配件更换十分不便，受人制约，代价巨大。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术公开了钢轨焊缝数控精铣设备及精铣方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种钢轨焊缝数控精铣设备，包括：底座行走组件，设置在底座行走组件上的外壳门组件、两套钢轨夹持机构和数控精铣机构；所述外壳门组件上设有操作盒组件、电柜、液压系统和空压机，所述操作盒组件与所述电柜内的控制电路和可编程控制器PLC相连，控制电路和可编程控制器PLC用于控制空压机、液压系统、钢轨夹持机构和数控精铣机构；所述钢轨夹持机构和数控精铣机构设置在所述外壳门组件内部，且所述数控精铣机构设置在左右两套钢轨夹持机构之间；所述数控精铣机构包括加工机构支撑组件，设置在加工机构支撑组件上的垂直伺服进刀机构、铣刀头旋转伺服机构、铣刀头组件和水平伺服进刀机构；所述铣刀头组件包括用于对被精铣钢轨进行精铣的仿形铣装置；所述铣刀头旋转伺服机构与所述铣刀头组件固定连接，带动所述仿形铣装置作360°圆周运动；所述垂直伺服进刀机构与所述铣刀头组件相连，带动所述仿形铣装置作垂直方向运动；所述水平伺服进刀机构与所述铣刀头组件相连，带动所述仿形铣装置作前后水平方向运动；三套伺服机构相互配合使仿形铣装置沿被精铣钢轨的载面轮廓运动并始终与载面轮廓保持垂直；所述液压系统与所述钢轨夹持机构、底座行走组件相连，用于提供钢轨夹持机构、底座行走组件所需的驱动力。作为本专利技术的进一步改进，所述数控精铣机构还包括配重机构和铁屑收集漏斗；所述配重机构分别与所述铣刀头旋转伺服机构和铣刀头组件相连，用于抵消铣刀头旋转伺服机构和铣刀头组件的重力；所述配重机构包括配重气缸和活动端，所述活动端与所述配重气缸相连，所述配重气缸与所述空压机相连；所述铁屑收集漏斗设置在所述铣刀头组件的下方并安装在所述配重机构的支架上，用于收集铣刀头组件铣削被精铣钢轨而产生的铁屑；所述排废料机构包括安装座、支撑柱、渣箱、升降底板和升降电机，所述安装座固定在所述底座行走组件上，所述支撑柱固定在所述安装座上；所述支撑柱上安装有升降电机，所述升降电机通过链条带动升降底板上下运动；所述渣箱固定在所述升降底板上且所述渣箱位于所述铁屑收集漏斗下方；由铁屑收集漏斗收集的铁屑漏入渣箱中，渣箱通过升降电机控制升降进行收废料与排废料。作为本专利技术的进一步改进，所述铣刀头组件还包括铣刀加压气缸、铣刀头固定座和仿形铣装置安装座；所述铣刀头固定座上可上下移动式安装有仿形铣装置安装座，所述仿形铣装置安装在仿形铣装置安装座上；所述仿形铣装置安装座固定在铣刀加压气缸的顶杆上；所述铣刀加压气缸与所述空压机相连，铣刀加压气缸通气使仿形铣装置压紧在被精铣钢轨上；所述铣刀头固定座的下平面和侧面上安装有用于阻挡铣削废料的废料挡板；所述铣刀头固定座的上平面上安装有铣削主动电机、主动齿轮座和铣刀加压气缸；所述主动齿轮座上安装有主动斜齿轮、中间斜齿轮和从动斜齿轮；所述铣削主动电机通过皮带与所述主动斜齿轮相连，所述主动斜齿轮依次通过中间斜齿轮、从动斜齿轮与所述仿形铣装置相连，通过铣削主动电机带动仿形铣装置转动。作为本专利技术的进一步改进，所述垂直伺服进刀机构与水平伺服进刀机构的结构完全相同，其结构包括伺服进刀机构安装架、进给伺服、丝杆、固定接板和活动接板；所述伺服进刀机构安装架上平面上固定安装有进给伺服座，所述进给伺服座上安装有进给伺服；所述进给伺服通过进给伺服联轴器与所述丝杆相连，所述丝杆通过丝杆固定支柱固定；所述活动接板的中部环套并固定在所述丝杆上，所述丝杆的转动带动所述活动接板作上下或前后运动；所述活动接板的两端分别通过浮动接头与所述固定接板固定连接，所述活动接板的上下或前后运动带动固定接板作上下或前后运动。作为本专利技术的进一步改进，所述铣刀头旋转伺服机构包括转盘、旋转大齿轮、上下移载滑板、大齿轮安装转盘、旋转伺服机构安装支架、旋转伺服安装座和旋转轴承；所述转盘与所述大齿轮安装转盘左右平行设置并通过连接横梁固定连接，所述大齿轮安装转盘相对应转盘的一侧安装有所述旋转大齿轮，所述转盘与所述旋转大齿轮之间安装所述铣刀头组件；所述转盘、旋转大齿轮、连接横梁、大齿轮安装转盘和铣刀头组件连接成一个整体结构，所述整体结构的左右两侧转动固定在所述旋转轴承的内圈上，所述旋转轴承的外圈上固定安装有所述上下移载滑板；所述上下移载滑板通过旋转伺服机构安装支架与所述旋转伺服安装座固定连接，所述旋转伺服安装座上固定安装有旋转伺服和旋转减速机；所述旋转伺服与所述旋转减速机相连，所述旋转减速机通过旋转主动小齿轮与所述旋转大齿轮啮合；其中：旋转伺服带动旋转大齿轮转动，旋转大齿轮带动铣刀头组件中的仿形铣装置作360°圆周运动；所述上下移载滑板顶端通过拉力角码与垂直伺服进刀机构中的固定接板连接固定；其中：垂直伺服进刀机构中的进给伺服带动固定接板上下运动，所述固定接板带动上下移载滑板上下运动，所述上下移载滑板通过旋转轴承带动铣刀头组件中的仿形铣装置作垂直上下运动；所述上下移载滑板底端通过拉力角码与配重机构的活动端连接固定。作为本专利技术的进一步改进，所述加工机构支撑组件包括前后移载滑板和加工机构支撑架；所述加工机构支撑架设置在所述铣刀头旋转伺服机构的左右两侧，且固定安装在所述底座行走组件上；所述加工机构支撑架与所述上下移载滑板之间设有所述前后移载滑板，所述前后移载滑板与所述上下移载滑板平行设置；所述前后移载滑板前后滑动安装在所述加工机构支撑架上，所述上下移载滑板上下滑动安装在所述前后移载滑板上；所述前后移载滑板的顶端通过长拉力角码与垂直伺服进刀机构中的伺服进刀机构安装架连接固定，作为垂直上下运动中的固定部分；所述前后移载滑板的侧端通过拉力角码与水平伺服进刀机构中的固定接板连接固定；其中：水平伺服进刀机构中的进给伺服带动固定接板前后运动，所述固定接板带动前后移载滑板前后运动，所述前后移载滑板通过上下移载滑板、旋转轴承带动铣刀头组件中的仿形铣装置作水平前后运动；所述加工机构支撑架的侧端通过长拉力角码与水平伺服进刀机构中的伺服进刀机构安装架连接固定，作为水平运动中的固定部分。作为本专利技术的进一步改进，所述钢轨夹持机构包括夹持机构支架、下压油缸支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，包括：底座行走组件(2)，设置在底座行走组件(2)上的外壳门组件(1)、排废料机构(86)、两套钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)；所述外壳门组件(1)上设有操作盒组件(4)、电柜(5)、液压系统(6)和空压机(7)，所述操作盒组件(4)与所述电柜(5)内的控制电路和可编程控制器PLC相连，控制电路和可编程控制器PLC用于控制空压机(7)、液压系统(6)、钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)；所述钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)设置在所述外壳门组件(1)内部，且所述数控精铣机构(10)设置在左右两套钢轨夹持机构(9)之间；所述数控精铣机构(10)包括加工机构支撑组件(13)，设置在加工机构支撑组件(13)上的垂直伺服进刀机构(11)、铣刀头旋转伺服机构(14)、铣刀头组件(15)和水平伺服进刀机构(16)；所述铣刀头组件(15)包括用于对被精铣钢轨进行精铣的仿形铣装置(18)；所述铣刀头旋转伺服机构(14)与所述铣刀头组件(15)固定连接，带动所述仿形铣装置(18)作360°圆周运动；所述垂直伺服进刀机构(11)与所述铣刀头组件(15)相连，带动所述仿形铣装置(18)作垂直方向运动；所述水平伺服进刀机构(16)与所述铣刀头组件(15)相连，带动所述仿形铣装置(18)作前后水平方向运动；三套伺服机构相互配合使仿形铣装置(18)沿被精铣钢轨的载面轮廓运动并始终与载面轮廓保持垂直；所述液压系统(6)与所述钢轨夹持机构(9)、底座行走组件(2)相连，用于提供钢轨夹持机构(9)、底座行走组件(2)所需的驱动力。...

【技术特征摘要】
1.一种钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，包括：底座行走组件(2)，设置在底座行走组件(2)上的外壳门组件(1)、排废料机构(86)、两套钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)；所述外壳门组件(1)上设有操作盒组件(4)、电柜(5)、液压系统(6)和空压机(7)，所述操作盒组件(4)与所述电柜(5)内的控制电路和可编程控制器PLC相连，控制电路和可编程控制器PLC用于控制空压机(7)、液压系统(6)、钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)；所述钢轨夹持机构(9)和数控精铣机构(10)设置在所述外壳门组件(1)内部，且所述数控精铣机构(10)设置在左右两套钢轨夹持机构(9)之间；所述数控精铣机构(10)包括加工机构支撑组件(13)，设置在加工机构支撑组件(13)上的垂直伺服进刀机构(11)、铣刀头旋转伺服机构(14)、铣刀头组件(15)和水平伺服进刀机构(16)；所述铣刀头组件(15)包括用于对被精铣钢轨进行精铣的仿形铣装置(18)；所述铣刀头旋转伺服机构(14)与所述铣刀头组件(15)固定连接，带动所述仿形铣装置(18)作360°圆周运动；所述垂直伺服进刀机构(11)与所述铣刀头组件(15)相连，带动所述仿形铣装置(18)作垂直方向运动；所述水平伺服进刀机构(16)与所述铣刀头组件(15)相连，带动所述仿形铣装置(18)作前后水平方向运动；三套伺服机构相互配合使仿形铣装置(18)沿被精铣钢轨的载面轮廓运动并始终与载面轮廓保持垂直；所述液压系统(6)与所述钢轨夹持机构(9)、底座行走组件(2)相连，用于提供钢轨夹持机构(9)、底座行走组件(2)所需的驱动力。2.如权利要求1所述的钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，所述数控精铣机构(10)还包括配重机构(12)和铁屑收集漏斗(17)；所述配重机构(12)分别与所述铣刀头旋转伺服机构(14)和铣刀头组件(15)相连，用于抵消铣刀头旋转伺服机构(14)和铣刀头组件(15)的重力；所述配重机构(12)包括配重气缸和活动端，所述活动端与所述配重气缸相连，所述配重气缸与所述空压机(7)相连；所述铁屑收集漏斗(17)设置在所述铣刀头组件(15)的下方并安装在所述配重机构(12)的支架上，用于收集铣刀头组件(15)铣削被精铣钢轨而产生的铁屑；所述排废料机构(86)包括安装座(90)、支撑柱(94)、渣箱(87)、升降底板(88)和升降电机(91)，所述安装座(90)固定在所述底座行走组件(2)上，所述支撑柱(94)固定在所述安装座(90)上；所述支撑柱(94)上安装有升降电机(91)，所述升降电机(91)通过链条(92)带动升降底板(88)上下运动；所述渣箱(87)固定在所述升降底板(88)上且所述渣箱(87)位于所述铁屑收集漏斗(17)下方；由铁屑收集漏斗(17)收集的铁屑漏入渣箱(87)中，渣箱(87)通过升降电机(91)控制升降进行收废料与排废料。3.如权利要求1所述的钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，所述铣刀头组件(15)还包括铣刀加压气缸(19)、铣刀头固定座(20)和仿形铣装置安装座(28)；所述铣刀头固定座(20)上可上下移动式安装有仿形铣装置安装座(28)，所述仿形铣装置(18)安装在仿形铣装置安装座(28)上；所述仿形铣装置安装座(28)固定在铣刀加压气缸(19)的顶杆上；所述铣刀加压气缸(19)与所述空压机(7)相连，铣刀加压气缸(19)通气使仿形铣装置(18)压紧在被精铣钢轨上；所述铣刀头固定座(20)的下平面和侧面上安装有用于阻挡铣削废料的废料挡板(27)；所述铣刀头固定座(20)的上平面上安装有铣削主动电机(21)、主动齿轮座(26)和铣刀加压气缸(19)；所述主动齿轮座(26)上安装有主动斜齿轮(23)、中间斜齿轮(24)和从动斜齿轮(25)；所述铣削主动电机(21)通过皮带(22)与所述主动斜齿轮(23)相连，所述主动斜齿轮(23)依次通过中间斜齿轮(24)、从动斜齿轮(25)与所述仿形铣装置(18)相连，通过铣削主动电机(21)带动仿形铣装置(18)转动。4.如权利要求1所述的钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，所述垂直伺服进刀机构(11)与水平伺服进刀机构(16)的结构完全相同，其结构包括伺服进刀机构安装架(32)、进给伺服(29)、丝杆(33)、固定接板(36)和活动接板(37)；所述伺服进刀机构安装架(32)上平面上固定安装有进给伺服座(30)，所述进给伺服座(30)上安装有进给伺服(29)；所述进给伺服(29)通过进给伺服联轴器(31)与所述丝杆(33)相连，所述丝杆(33)通过丝杆固定支柱(35)固定；所述活动接板(37)的中部环套并固定在所述丝杆(33)上，所述丝杆(33)的转动带动所述活动接板(37)作上下或前后运动；所述活动接板(37)的两端分别通过浮动接头(34)与所述固定接板(36)固定连接，所述活动接板(37)的上下或前后运动带动固定接板(36)作上下或前后运动。5.如权利要求1～4中任一项所述的钢轨焊缝数控精铣设备，其特征在于，所述铣刀头旋转伺服机构(14)包括转盘(40)、旋转大齿轮(39)、上下移载滑板(45)、大齿轮安装转盘(46)、旋转伺服机构安装支架(47)、旋转伺服安装座(48)和旋转轴承(49)；所述转盘(40)与所述大齿轮安装转盘(46)左右平行设置并通过连接横梁(38)固定连接，所述大齿轮安装转盘(46)相对应转盘(40)的一侧安装有所述旋转大齿轮(39)，所述转盘(40)与所述旋转大齿轮(39)之间安装所述铣刀头组件(15)；所述转盘(40)、旋转大齿轮(39)、连接横梁(38)、大齿轮安装转盘(46)和铣刀头组件(15)连接成一个整体结构，所述整体结构的左右两侧转动固定在所述旋转轴承(49)的内圈上，所述旋转轴承(49)的外圈上固定安装有所述上下移载滑板(45)；所述上下移载滑板(45)通过旋转伺服机构安装支架(47)与所述旋转伺服安装座(48)固定连接，所述旋转伺服安装座(48)上固定安装有旋转伺服(41)和旋转减速机(42)；所述旋转伺服(41)与所述旋转减速机(42)相连，所述旋转减速机(42)通过旋转主动小齿轮(43)与所述旋转大齿轮(39)啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹振海，冯清溪，郑海军，
申请(专利权)人：深圳市高能精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44