淺析不落輪鏇床裝夾方式

王洪崢（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州510380）

淺析不落輪鏇床裝夾方式

王洪崢
（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州510380）

目前廣州地鐵各線路不落輪鏇床存在著各種不同類型的裝夾形式，重點(diǎn)以U2000-400不落輪鏇床為例，分析其裝夾方式，并與其他裝夾形式比較各自優(yōu)缺點(diǎn)。

不落輪鏇床；裝夾；定位

0　引言

不落輪鏇床是一種特殊的車床，安裝于地下，加工對(duì)象是單個(gè)或者軌道車輛的輪對(duì)，其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、裝夾方式以及刀具安裝都與普通車床存在著較大差異：主軸通過(guò)摩擦滾輪與輪對(duì)接觸，依靠摩擦力驅(qū)動(dòng)輪對(duì)沿輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；刀架豎直安裝于床身，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下進(jìn)行鏇修加工（如圖1所示），裝夾過(guò)程也有其特點(diǎn)。

圖1　U2000-400不落輪鏇床簡(jiǎn)圖

2　U2000-400不落輪鏇床的裝夾過(guò)程

與普通車床一樣，鏇床的裝夾可分為定位與夾緊兩個(gè)過(guò)程。

2.1定位過(guò)程

車輛沿軌道進(jìn)入鏇床，輪對(duì)被限制在沿軌道方向，Z軸方向的位置確定；到達(dá)預(yù)定工作位置附近后，鏇床摩擦輪架升起至工作位，輪對(duì)高度不再改變，X軸方向的位置確定；同時(shí)，由于同側(cè)的兩個(gè)摩擦滾輪將輪對(duì)支撐起來(lái)，起到V型定位的作用，將輪對(duì)的軸心保持在摩擦滾輪軸心線的中垂線上（如圖2所示），Y軸方向的位置確定[1]。

2.2夾緊過(guò)程

為使輪對(duì)在加工過(guò)程中不受切削力、重力等力的作用破壞定位，還需對(duì)其進(jìn)行夾緊。夾緊的過(guò)程分為輪對(duì)徑向夾緊與軸向夾緊兩個(gè)步驟。

圖2　摩擦滾輪對(duì)輪對(duì)的V型定位

2.2.1徑向夾緊

鏇床常見(jiàn)的徑向夾緊方式有圖3所示五類[2]。

圖3　五種徑向夾緊方式

其中，第1、2種支撐型適用于軸重在15 t以上的重型車輛，否則輪對(duì)與滾輪間的接觸壓力不足以產(chǎn)生足夠的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；第3種只適用于軸端外露的輪對(duì)，同時(shí)完成軸向與徑向的夾緊；第4、5種適用于地鐵等軸重較小的情況。

以第4種外軸箱下壓型為例進(jìn)行分析：操作工操縱壓爪壓住輪對(duì)軸箱，壓爪對(duì)輪對(duì)施加一個(gè)向下的壓力P2；通過(guò)一個(gè)比例方向閥分配液壓將摩擦輪架升起，并使摩擦滾輪維持在浮動(dòng)狀態(tài)，不論輪對(duì)外形存在怎樣的缺陷，始終保持輪對(duì)軸箱與壓爪的可靠接觸，并對(duì)輪對(duì)施加一個(gè)恒定向上的壓力P，配合滾輪的V型定位，從而達(dá)到了對(duì)輪對(duì)的徑向夾緊（如圖4所示）。

圖4　徑向夾緊示意圖

此時(shí)P=P1+P2，P1約為輪對(duì)軸重的1/2，P即為滾輪與輪對(duì)的接觸壓力，為驅(qū)動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)提供足夠的摩擦力。在操作系統(tǒng)內(nèi)可對(duì)直接對(duì)接觸壓力P進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2.2軸向夾緊

鏇床通過(guò)一對(duì)軸向控制輪緊靠左右輪對(duì)內(nèi)側(cè)面，將輪對(duì)在軸向上固定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪對(duì)的軸向夾緊，如圖5所示。

圖5　軸向夾緊示意圖（單側(cè)）

至此，鏇床對(duì)輪對(duì)的裝夾結(jié)束，輪對(duì)被可靠地夾持，只保留Z軸方向的回轉(zhuǎn)自由度，左右輪對(duì)被限制的內(nèi)側(cè)面就是后續(xù)測(cè)量加工流程的基準(zhǔn)面。

3　不同裝夾方式的比較

如表1所示，廣州地鐵目前擁有各型號(hào)不落輪鏇床若干臺(tái)，分別來(lái)自于國(guó)內(nèi)外不同的生產(chǎn)廠家，且各線路車輛軸箱形式不一，存在著各種不同類型的裝夾形式。

表1　廣州地鐵各線路鏇床型號(hào)

3.1外軸箱裝夾與內(nèi)軸箱裝夾

不同的車輛由于不同的設(shè)計(jì)，軸箱可能置于輪對(duì)內(nèi)側(cè)和外側(cè)。由于空間限制，內(nèi)軸箱裝夾無(wú)法利用壓爪的形式將軸箱下壓，而是利用螺栓螺母構(gòu)造的裝夾連接桿將輪對(duì)內(nèi)軸箱與鏇床進(jìn)行連接（TF2000HD連接至一個(gè)可上下移動(dòng)的內(nèi)軸箱下拉裝置，U2000-400直接連接到鏇床床身），如圖6所示。通過(guò)連接桿對(duì)軸箱施加一個(gè)向下的拉力P2，與外軸箱裝夾情況一樣，達(dá)到P=P1+P2的平衡。

圖6　內(nèi)軸箱裝夾示意圖

3.2外軸箱支撐

外軸箱的裝夾也分為兩種：帶外軸箱支撐裝置與不帶外軸箱支撐裝置的，前者以一號(hào)線的106T為典型代表，后者以目前多條線路使用的U2000-400為代表。其區(qū)別在于，前者除了具備后者所有的結(jié)構(gòu)外，還額外具有一個(gè)外軸箱支撐結(jié)構(gòu)，輪對(duì)除了受到重力P1、壓爪下壓力P2以及滾輪支撐壓力外，還受到支撐結(jié)構(gòu)向上的支撐力P3，此時(shí)P=P1+P2-P3。如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)類似于過(guò)定位，目的是保證鏇床在摩擦輪架抬升油缸的液壓系統(tǒng)或電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，摩擦輪架下降，但輪對(duì)仍可靠被夾持，不至于造成輪對(duì)的突然下降，損壞刀具或者輪對(duì)。

圖7　帶外軸箱支撐的裝夾示意圖

3.3回旋式壓爪

外軸箱裝夾的下壓爪分為兩類，一類是類似U2000-400鏇床的直動(dòng)式，下壓裝置可在縱向(X軸)與水平（Z軸）方向移動(dòng)，探出的壓爪可根據(jù)不同軸箱形狀進(jìn)行更換。另一種是回旋式，下壓裝置也可在縱向進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，但初始狀態(tài)下壓爪套筒與軌道方向平行，工作時(shí)套筒回旋90°，并伸出壓爪對(duì)輪對(duì)進(jìn)行裝夾，其壓爪一般為固定式，裝夾不同型號(hào)軸箱時(shí)，一般采取附加特定工裝的形式達(dá)到兼容的目的。

圖8　回旋式下壓裝置俯視圖

4　結(jié)束語(yǔ)

鏇床取消外軸箱支撐結(jié)構(gòu)可節(jié)約一定的成本，雖然可通過(guò)液壓回路增加防墜落保護(hù)措施來(lái)消除輪對(duì)意外墜落的隱患[3]，但總體看來(lái)帶外軸箱支撐結(jié)構(gòu)的裝夾方式更為可靠。回旋式下壓裝置在直動(dòng)式下壓裝置縱向與水平運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，多出一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在設(shè)備成本以及維護(hù)工作量方面存在明顯劣勢(shì)。

［1］GermanyHegenscheidt.UnderfloorWheelsetLathe.Oper?ating/MaintenanceManualGeneralInformations［Z］. 2009.

［2］陳雷.對(duì)仿形不落輪鏇床的數(shù)控化改造［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2012.

［3］黃歡.廣州地鐵數(shù)控不落輪鏇床驅(qū)動(dòng)控制回路的分析與改進(jìn)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2013（04）：105-106.

(編輯：王智圣)

Discussion on the Clamping Modes of Underfloor Wheel Lathe

WANG Hong-zheng
（Guangzhou Metro，Guangzhou510380，China）

There aremany differentkindsof clamping of the underfloorwheel lathe in Guangzhou Metro，this paper takes the U2000-400 underfloorwheel lathe asan example toanalyzes thathow does the lathe clamp thewheel，and compares the advantagesand disadvantages between all thesemodes.

underfloorwheel lathe；clamping；locating

TG669

A

1009－9492(2015)06－0157－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.046

2015－04－07

王洪崢，男，1986年生，湖南婁底人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：城市軌道交通。