利用幾何結構確定的切刀切削加工工件的方法和裝置的製作方法

2023-07-19 04:28:01

專利名稱：利用幾何結構確定的切刀切削加工工件的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於切削加工工件、特別是鐵路路基軌道的方法，其中，至少一個幾何結構確定的切刀在旋轉軌跡上繞軸線運動。本發明還涉及一種具有幾何結構確定的切刀的、用於切削加工工件特別是鐵路路基軌道的裝置，所述裝置具有一能被旋轉驅動的支架，切刀藉助安裝部設置在該支架上。
背景技術：
在本發明意義上的工件是具有為了加工基本上平的表面的要加工的主體。工件可以是細長延伸的主體，該主體具有限定的橫截面幾何結構。在本發明意義上的工件可以由不同的材料、例如塑料或木材、但特別是也可由鋼製成。這樣的工件在所有技術領域內用於不同的目的。這裡要示例性地進一步考慮工件作為鐵路路基軌道的應用目的。
工件必須在其製造的框架內被加工。在此經常特別地注意精確的橫截面幾何結構。此外，製造平的和/或平坦的表面具有重要意義。正是在受到機械應力的工件、如鐵路路基軌道中，橫截面幾何結構和表面必須被有規律地修復。
為了製造工件的平坦的表面，已知很多利用幾何結構確定的切刀的切削加工方法，例如刨削和銑削。在此，通常使工件運動通過用於加工工件的裝置和/或經過用於加工工件的裝置旁邊。為了加工長度不確定的工件、如軌道，通常使用於加工工件的裝置沿著位置固定地設置的工件和/或在該工件上運動。
通常使用具有被旋轉驅動的銑刀的裝置用於加工這樣的工件，如在DE 102006008093A1中所描述地。銑刀具有一套用於銑削軌頭的切刀，這些切刀的橫截面幾何結構由接近圓形的不同半徑的部分圓弧組成，其中每個部分圓弧在鐵路軌道的滑動面上形成一條痕跡。多痕跡的銑刀具有彼此並排的多個直線的切刀元件，這些切刀元件匹配於軌頭的輪廓並且能實現在一個工序中加工整個輪廓。各個切刀也可彼此位錯地設置在銑刀上。W002/06587A1也描述了一種通過帶有多於五個沿軌道縱向方向彼此並排的銑削痕跡的圓周銑削使至少軌道的踏面、優選軌道的特別是鐵路軌道的軌頭橫截面輪廓的具有踏面的凸形部分重新形成輪廓的方法。在文獻EP 0952255BU US 4583893、US 5549505、EP 0668398BUEP 0668397BUUS 4275499、DE3222208C2、WO 95/20071A1 和 DE 8034887U1 中描述了其他的用於切削修整、特別是銑削布設在鐵道中軌頭的裝置。在銑削時不利的是在加工表面上出現的加工痕跡、例如波紋部和/或溝槽。
與此相對地已知這樣的裝置，在這些裝置中利用所謂的軌道刨加工軌頭。文獻DE ^41506C2公開了一種這樣的裝置，在該裝置中切削刨刀在連續的進給運動中加工軌道。軌道刨由於高的去除深度在高的加工精度情況下消除甚至在強烈開槽的鐵道部段上的不規則性。藉助刨削可以產生平坦的表面，該表面相對於銑削僅具有仍可忽略的加工痕跡。在刨削時、主要是相對於銑削方法不利的是較小的進給速度、沿進給方向的較高的力需求、長的切屑和/或通常較長的停機時間。
因此目前常見的是，首先在第一工序中利用銑床加工軌道。接著在一繼續的工序中便通過磨削減小在銑削時在被加工的表面上出現的加工痕跡、如波紋部和/或留痕。用於磨削的裝置在文獻 US 4583895AUDE 32 27 343 AUDE 28 01 110 Al 和 EP 1 918 458 Al中描述。
文獻AT 400 863 B描述了一種用於藉助沿著加工帶被引導的旋轉的工具切削修整軌頭的裝置，其中，各切刀保持在支架中，它們形成一條連續地圍繞轉向輪引導的節鏈的鏈節。

發明內容
本發明的目的在於，創造一種可能性，以在一個工序中並且在高的進給速度時這樣地切削加工工件的表面，使得表面是平坦的並且具有極其微小的加工痕跡、如波紋部和/ 或留痕。本發明的目的也在於，相對於現有技術的缺點改進對工件的、特別是對鐵路路基軌道的加工。
按照本發明，所述目的利用一種根據權利要求1的特徵的方法來實現。本發明的其他設計方案可由從屬權利要求得出。
因此，按照本發明規定一種用於切削加工工件的方法，其中，使切刀在切削加工工件期間沿著直的軌跡運動。由此變成可能的是，能在高的進給速度時修整工件的表面，而不出現波紋部。在這裡，刨削的優點與銑削的優點相結合。如在銑削時旋轉的切刀可以以高的速度相對於工件運動。切刀在切削加工期間的直線運動導致對工件的等同於刨削的加工。在該組合中，在一個工序中高的進給速度在小的力消耗和強烈的去除的情況下是可能的，其中被加工的工件的表面是平坦的並且沒有波紋部。修整例如磨削利用該旋轉刨削方法是可省去的。無中斷的旋轉刨削能實現平整加工任意橫截面幾何結構的理論上無限長的工件。
有利的是，將切刀在支架的旋轉軌跡上的運動與一個另外的增大切刀到軸線的距離的運動疊加。由此變成可能的是，以高的旋轉速度和大的力消耗實現切刀的銑削運動。通過至少局部地在加工區域內施加到切刀上的疊加的運動，使切刀平行於工件的進給方向運動。在相對於旋轉運動的疊加的運動時，使切刀擺動、轉動和/或移動。在與旋轉運動疊加的運動時，切刀特別是直線地朝向工件移動。切刀平行於進給方向的運動同向地或者反向地實現。
有利的是，利用疊加的所述另外的運動使切刀從支架的旋轉軌跡中運動出來。由此變成可能的是，切刀在比在切刀僅僅旋轉運動時更長的時間段期間內與工件接合。同時變成可能的是，局部地個別地作用於切刀的接合深度。因此，切刀的接合可以改變或中斷， 而不中斷旋轉。
有利的是，支架在旋轉軌跡上運動時繞軸線旋轉地和/或在圓形軌跡上運動。在圓形軌跡上的旋轉的運轉運動不僅在其對加工功率和加工結果的作用方面、而且在其技術可實施性方面是特別有利的。
按照本發明，所述目的還利用一種按照權利要求5的特徵的裝置來解決。本發明的其他設計方案可由從屬權利要求得出。
因此按照本發明規定一種具有幾何結構確定的切刀的、用於切削加工工件的裝置，其中，切刀連同安裝部相對於支架可運動地設置在支架上。由此可能的是，切刀能藉助被驅動的支架的旋轉運動以高的速度在小的力消耗情況下相對於工件運動並且同時至少有時平行於工件的表面運動。這能實現切屑去除，該切屑去除如在通常已知的刨削時那樣在工件上產生平坦的表面、而沒有波紋部。這樣的裝置可以沒有中斷地加工幾乎無限長的工件、例如鐵路路基軌道。由於切刀的不可避免的磨損，在推動中的中斷是必然的。有利的是，切刀能可拆卸地固定在安裝部上和/或在支架上。由此可能的是，用於保養和維修裝置、特別是切刀的中斷是短的。
有利的是，裝置具有一個操縱主體，切刀和/或安裝部能通過該操縱主體從支架的旋轉軌跡中偏轉出來。由此可能的是，切刀的疊加的運動與切刀支架的旋轉運動無關。在此有利的是，安裝部特別是在其長度方面是能調整的。由此可能的是，調節在支架軸線與切刀之間的距離、特別是在切刀的零位中。
對於機械實現經證實有利的是，支架構成為能繞軸線旋轉地在圓形軌跡上運動的主體、特別是構成為輪或盤。由此可能的是，切刀能以小的能量消耗對工件施加大的力並且能以高的旋轉速度運動。在此，切刀設置在支架的外周上。該實施形式在所謂的滾銑刀中已經得到證實。
有利的是，操縱主體在支架的旋轉軌跡內部以能滑動地和/或自由滾動地貼靠在支架上的方式設置。由此可能的是，操縱主體能至少間接地作用在切刀上，而不通過耗費的機械與裝置、特別是與支架的驅動裝置相連接。因此，操縱主體與支架的和切刀的運動無關。操縱主體為切刀形成支座，操縱主體到支架的相應的距離是能調整的。由此可能的是， 切刀的接合是能調整的和/或切刀(不中斷旋轉地)能選出用於加工工件。在修整鐵路路基軌道時，例如在軟的區域內不需要加工工件表面的確定的部段。通過切刀的這樣的選出避免中斷裝置的連續進給。自由滾動地設置在支架上的操縱主體具有特別小的磨損。
本發明的一種有利的設計方案在於，裝置具有多個操縱主體，這些操縱主體到支架的各自的距離能彼此無關地調整。由此可能的是，在一種具有多個並排設置的切刀的裝置中，切刀中的一些能與相鄰切刀無關地在其接合方面調整和/或選出。當操縱主體設置在偏心軸上時，這種能調整性可特別容易地實現。
為了產生一個另外的疊加切刀的旋轉運動的運動，有利的是，安裝部構造成具有凸輪的挺杆。由此可能的是，切刀能從支架的旋轉軌跡偏轉出來、而不作用到支架上。安裝部藉助凸輪在凸輪與操縱主體接觸時是能偏轉的。安裝部的運動軸線相對於支架的旋轉軌跡的切線是傾斜的。運動軸線正好不平行於支架的旋轉軌跡的切線。
有利的是，切刀的接合深度能藉助能調整的操縱主體在加工工件期間改變。由此可能的是，裝置匹配於工件的改變的橫截面幾何結構在可以不耗費時間的換刀情況下實現。通過改變各個切刀的接合深度，工件的橫截面幾何結構可以在加工期間持續改變。
支架引導安裝部連同切刀經過操縱主體旁邊，其中，凸輪壓靠到操縱主體上。因為操縱主體不偏離凸輪，所以切刀能通過凸輪與操縱主體的接觸從支架的旋轉軌跡中偏轉出來。通過凸輪與操縱主體的接觸，使安裝部並且因而還有切刀從支架的旋轉軌跡中運動出來。凸輪的幾何結構在此匹配於切刀的所希望的運動過程。有利的是，切刀能可拆卸地固定在安裝部上。安裝部具有復位裝置，該復位裝置構造成彈簧和/或被加載壓力的流體。藉助復位裝置能對安裝部施加指向操縱主體的力。操縱主體能構造成滾動的止擋。由此可能的是，在操縱主體上、在凸輪上並且因此也在切刀上磨損是較小的。通過操縱主體，支架的改善的徑跳在較小的徑跳誤差情況下是可能的。
有利的是，在支架上前後相繼地和/或彼此並排地、特別是彼此錯開地設置有多個切刀。通過多個前後相繼地設置的切刀，可以減小各個切刀的磨損並且因此延長裝置在兩個保養中斷之間的利用時間。多個彼此並排地、特別是錯開地設置的切刀能實現被加工的表面不具有留痕。因此，一個工序足以製造工件的刨平的表面。修整例如磨削不是必需的。為了縮短保養和維修工作有利的是，支架由多個區段和/或環構成，其中，在一個區段和/或環上設置有多個切刀連同與它們相配的安裝部。為了保養和/或維修工作，單個的和/或同時多個相互連接的環和/或區段能從裝置取下。由此可以在短的時間內更換各單個的和/或多個切刀和/或安裝部。
有利的是，裝置和工件能相對彼此運動。在此，裝置能在特別是以鐵路路基軌道的形式構成的工件上移動。由此可能的是，將裝置例如集成在車輛、特別是鐵道車輛中和/ 或將裝置構造成這樣的車輛。藉助這樣設計的裝置也可以快速且精確地加工位置固定的工件。
有利的是，裝置具有護板。由此可能的是，裝置得到保護以防止由於外部影響的汙染和/或損壞。
有利的是，彼此並排地和/或前後相繼地設置的切刀根據工件的橫截面幾何結構構成。由此可能的是，藉助裝置能加工具有複雜橫截面幾何結構的工件。幾何結構確定的切刀能實現加工不同的橫截面幾何結構如直線、曲線和/或多邊形。藉助各個切刀的偏轉大小的能調整性可以在加工期間改變工件的橫截面幾何結構。由此變成可能的是，也沿工件的縱軸線對工件的幾何結構施加影響。


本發明允許不同的實施形式。為了進一步闡明本發明的基本原理，在附圖中示出並且在下文說明其中一個實施形式。圖中 圖1以示意圖示出裝置的側視圖； 圖2示出在圖1中所示裝置的剖視圖； 圖3以在圖1中所示裝置的放大的局部視圖示出裝置的安裝部的剖視圖； 圖4示出多個切刀在圖1中所示裝置上的布置的視圖。
具體實施例方式圖1至3示出一個具有幾何結構確定的切刀2的、用於切削加工工件3的裝置1。 在該附圖中以剖視圖示出的工件3是鐵路路基軌道。裝置1用於加工工件3。在軌道中，在一定的運行持續時間之後和/或在出現磨損時必須修整表面、亦即必須使表面光滑、去除工作面的材料，以便除去極細的裂紋和/或修復橫截面幾何結構。在此，特別地注意製造儘可能光滑的表面、特別是在輪轉動的區域內。對工件3的加工以切刀2實現，該切刀藉助安裝部5設置在能繞軸線9被旋轉驅動的支架4上。護板8防止汙物和異物進入裝置1中並且損壞該裝置。為了能順利地實施保養工作，護板8能藉助螺釘可拆卸地固定。
在圖3所示的實施例中，使切刀2由支架4在圓形的旋轉軌跡15上根據箭頭11 運動。切刀2的該運動與在由現有技術已知的滾銑削中的運動相對應。按照本發明，切刀2連同安裝部5可運動地設置在支架4上，其中，切刀2和安裝部5能相對於支架4運動。通過安裝部5的運動，使切刀在一定的時間段內平行於工件3的表面運動。切刀2平行於工件3表面的運動與由現有技術已知的刨的運動相對應。切刀2的該有時平行的運動通過旋轉運動與切刀2從支架旋轉軌跡中離開的運動的疊加來實現。後一運動通過箭頭12示出。 用箭頭11和12示出的運動的疊加得到切刀2的工作運動16的在圖3中用虛線標出的軌跡。
裝置具有多個分別可拆卸地固定在一個安裝部5上的切刀2。多個安裝部5前後相繼地(如在圖1中所示)以及彼此並排地(如在圖4中所示)設置在支架4的圓周上。 在圖3中詳細地示出一構成為挺杆的安裝部5。安裝部5可運動地設置在支架4中並且具有一凸輪6。在支架4旋轉期間，安裝部5的凸輪6運動經過不可移動地、但能自由轉動的操縱主體旁邊。在操縱主體和凸輪6之間接觸時，安裝部5根據凸輪6的幾何結構從操縱主體7運動離開。該運動用箭頭12標出。安裝部5具有一復位裝置14。當凸輪6不再接觸操縱主體7時，安裝部5通過復位裝置14運動到其初始位置中。
圖2示出裝置1的剖視圖。圍繞軸線9旋轉的支架4環繞地具有很多彼此並排設置的安裝部5。為了加工工件3，通過操縱主體7對安裝部5的作用，固定在安裝部5上的切刀2連同安裝部5朝向工件3運動。在所示的實施形式中，裝置1具有兩個彼此無關地在一根軸10上能自由轉動地設置的操縱主體7。通過軸10，除去由操縱主體7為了使切刀 2偏轉而接受的力。軸10經由弓架19與裝置1連接。在圖1中所示的弓架19支撐軸10 以防止在力作用時的偏離。
面向護板8的操縱主體7能自由轉動地設置在軸10的偏心區域13上。這在圖2 中特別好地示出。軸10是能轉動運動的。通過軸10的轉動，例如轉動180°，這樣地改變偏心區域13的位置，使得設置在偏心區域13上的操縱主體7不再能作用到與該操縱主體7 相配的安裝部5上。這些安裝部5不再被偏轉，由此這些安裝部5的切刀2不再加工工件 3，而其他切刀2還加工工件3。但通過調整偏心區域13不僅可以選出各個切刀2。如果僅使軸10轉動少許，例如轉動20°，便減小、但不中斷切刀2到工件3中的接合。因此在利用裝置1加工期間和/或藉助利用裝置的加工可以改變工件3的橫截面幾何結構。
圖4示出帶有多個前後相繼地和彼此並排地設置的切刀2的支架4的運行面的局部視圖。切刀2設置在彼此錯開的痕跡軌跡18上，以便在圖1至3所示的工件3的被加工的表面上禁止留痕。沿箭頭11的方向運動的支架4由多個單個的區段17組成。區段17 能可拆卸地相互固定成一個支架4。支架4分成多個區段17能實現快速地更換切刀2。
權利要求
1.用於切削加工工件(3)、特別是鐵路路基軌道的方法，其中，至少一個幾何結構確定的切刀(2)在旋轉軌跡(15)上繞軸線(9)運動並且在切削加工工件(3)期間沿著直的軌跡運動，所述切刀藉助安裝部(5)設置在能繞軸線(9)被旋轉驅動的支架(4)上，其特徵在於，使切刀⑵連同安裝部(5)相對於支架⑷運動。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將切刀(2)在旋轉軌跡(15)上的運動與一個另外的增大切刀(2)到軸線(9)的距離的運動疊加。
3.根據權利要求1或2中的至少一項所述的方法，其特徵在於，利用疊加的所述另外的運動，使切刀( 從旋轉軌跡(1 運動出來。
4.根據權利要求1至3中的至少一項所述的方法，其特徵在於，切刀(2)在旋轉軌跡 (15)上運動時繞軸線(9)旋轉地和/或在圓形軌跡上運動。
5.包括幾何結構確定的切刀(2)的、用於切削加工工件(3)、特別是鐵路路基軌道的裝置(1)，所述裝置具有一能被旋轉驅動的支架，切刀( 藉助安裝部( 設置在該支架上，其特徵在於，切刀(2)連同安裝部相對於支架(4)可運動地設置在支架(4)上。
6.根據權利要求5所述的裝置(1)，其特徵在於，所述裝置(1)具有一個操縱主體(7)， 切刀( 和/或安裝部通過該操縱主體能從其旋轉軌跡(1 偏轉出來。
7.根據權利要求5和6中任一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述支架(4)構成為能繞軸線(9)旋轉地在圓形軌道上運動的主體、特別是構成為輪或盤。
8.根據權利要求5所述的裝置(1)，其特徵在於，所述操縱主體(7)在支架(4)的旋轉軌跡(1 內部以能滑動地和/或自由滾動地貼靠在支架(4)上的方式設置。
9.根據權利要求5至8中至少一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置(1)具有多個操縱主體(7)，所述操縱主體到支架(4)或到切刀(2)的旋轉軌跡的各自的距離能彼此無關地調整。
10.根據權利要求5至9中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述切刀O)的接合深度能藉助能調整的操縱主體(7)在加工工件( 期間改變。
11.根據權利要求5至10中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述安裝部(5)構造成具有凸輪(6)的挺杆。
12.根據權利要求5至11中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，在支架(4)上前後相繼地和/或彼此並排地、特別是彼此錯開地設置有多個切刀(2)。
13.根據權利要求5至12中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述裝置(1)能在特別是以鐵路路基軌道的形式構成的工件C3)上移動。
14.根據權利要求5至13中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述裝置(1)具有護板⑶。
15.根據權利要求5至14中至少一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述前後相繼地和 /或彼此並排地設置的切刀(2)根據工件(3)的橫截面幾何結構構成。
全文摘要
一種用於切削加工工件(3)、特別是鐵路路基軌道的方法，其中，至少一個幾何結構確定的切刀(2)在旋轉軌跡上繞軸線運動，和一種具有幾何結構確定的切刀(2)的、用於切削加工工件(3)特別是鐵路路基軌道的裝置，所述裝置具有一能被旋轉驅動的支架(4)，切刀(2)藉助安裝部(5)設置在該支架上。
文檔編號E01B31/13GK102187036SQ200980141517
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月13日 優先權日2008年10月20日
發明者F·梅弗特, K·桑德爾 申請人:施韋爾鮑有限責任兩合公司