浅析不落轮镟床装夹方式

王洪峥（广州市地下铁道总公司，广东广州510380）

浅析不落轮镟床装夹方式

王洪峥
（广州市地下铁道总公司，广东广州510380）

目前广州地铁各线路不落轮镟床存在着各种不同类型的装夹形式，重点以U2000-400不落轮镟床为例，分析其装夹方式，并与其他装夹形式比较各自优缺点。

不落轮镟床；装夹；定位

0　引言

不落轮镟床是一种特殊的车床，安装于地下，加工对象是单个或者轨道车辆的轮对，其动力驱动、装夹方式以及刀具安装都与普通车床存在着较大差异：主轴通过摩擦滚轮与轮对接触，依靠摩擦力驱动轮对沿轮轴转动；刀架竖直安装于床身，在数控系统的控制下进行镟修加工（如图1所示），装夹过程也有其特点。

图1　U2000-400不落轮镟床简图

2　U2000-400不落轮镟床的装夹过程

与普通车床一样，镟床的装夹可分为定位与夹紧两个过程。

2.1定位过程

车辆沿轨道进入镟床，轮对被限制在沿轨道方向，Z轴方向的位置确定；到达预定工作位置附近后，镟床摩擦轮架升起至工作位，轮对高度不再改变，X轴方向的位置确定；同时，由于同侧的两个摩擦滚轮将轮对支撑起来，起到V型定位的作用，将轮对的轴心保持在摩擦滚轮轴心线的中垂线上（如图2所示），Y轴方向的位置确定[1]。

2.2夹紧过程

为使轮对在加工过程中不受切削力、重力等力的作用破坏定位，还需对其进行夹紧。夹紧的过程分为轮对径向夹紧与轴向夹紧两个步骤。

图2　摩擦滚轮对轮对的V型定位

2.2.1径向夹紧

镟床常见的径向夹紧方式有图3所示五类[2]。

图3　五种径向夹紧方式

其中，第1、2种支撑型适用于轴重在15 t以上的重型车辆，否则轮对与滚轮间的接触压力不足以产生足够的摩擦力驱动轮对转动；第3种只适用于轴端外露的轮对，同时完成轴向与径向的夹紧；第4、5种适用于地铁等轴重较小的情况。

以第4种外轴箱下压型为例进行分析：操作工操纵压爪压住轮对轴箱，压爪对轮对施加一个向下的压力P2；通过一个比例方向阀分配液压将摩擦轮架升起，并使摩擦滚轮维持在浮动状态，不论轮对外形存在怎样的缺陷，始终保持轮对轴箱与压爪的可靠接触，并对轮对施加一个恒定向上的压力P，配合滚轮的V型定位，从而达到了对轮对的径向夹紧（如图4所示）。

图4　径向夹紧示意图

此时P=P1+P2，P1约为轮对轴重的1/2，P即为滚轮与轮对的接触压力，为驱动轮对旋转提供足够的摩擦力。在操作系统内可对直接对接触压力P进行调节。

2.2.2轴向夹紧

镟床通过一对轴向控制轮紧靠左右轮对内侧面，将轮对在轴向上固定，从而实现对轮对的轴向夹紧，如图5所示。

图5　轴向夹紧示意图（单侧）

至此，镟床对轮对的装夹结束，轮对被可靠地夹持，只保留Z轴方向的回转自由度，左右轮对被限制的内侧面就是后续测量加工流程的基准面。

3　不同装夹方式的比较

如表1所示，广州地铁目前拥有各型号不落轮镟床若干台，分别来自于国内外不同的生产厂家，且各线路车辆轴箱形式不一，存在着各种不同类型的装夹形式。

表1　广州地铁各线路镟床型号

3.1外轴箱装夹与内轴箱装夹

不同的车辆由于不同的设计，轴箱可能置于轮对内侧和外侧。由于空间限制，内轴箱装夹无法利用压爪的形式将轴箱下压，而是利用螺栓螺母构造的装夹连接杆将轮对内轴箱与镟床进行连接（TF2000HD连接至一个可上下移动的内轴箱下拉装置，U2000-400直接连接到镟床床身），如图6所示。通过连接杆对轴箱施加一个向下的拉力P2，与外轴箱装夹情况一样，达到P=P1+P2的平衡。

图6　内轴箱装夹示意图

3.2外轴箱支撑

外轴箱的装夹也分为两种：带外轴箱支撑装置与不带外轴箱支撑装置的，前者以一号线的106T为典型代表，后者以目前多条线路使用的U2000-400为代表。其区别在于，前者除了具备后者所有的结构外，还额外具有一个外轴箱支撑结构，轮对除了受到重力P1、压爪下压力P2以及滚轮支撑压力外，还受到支撑结构向上的支撑力P3，此时P=P1+P2-P3。如图7所示。这种结构类似于过定位，目的是保证镟床在摩擦轮架抬升油缸的液压系统或电控系统出现故障的情况下，摩擦轮架下降，但轮对仍可靠被夹持，不至于造成轮对的突然下降，损坏刀具或者轮对。

图7　带外轴箱支撑的装夹示意图

3.3回旋式压爪

外轴箱装夹的下压爪分为两类，一类是类似U2000-400镟床的直动式，下压装置可在纵向(X轴)与水平（Z轴）方向移动，探出的压爪可根据不同轴箱形状进行更换。另一种是回旋式，下压装置也可在纵向进行升降运动，但初始状态下压爪套筒与轨道方向平行，工作时套筒回旋90°，并伸出压爪对轮对进行装夹，其压爪一般为固定式，装夹不同型号轴箱时，一般采取附加特定工装的形式达到兼容的目的。

图8　回旋式下压装置俯视图

4　结束语

镟床取消外轴箱支撑结构可节约一定的成本，虽然可通过液压回路增加防坠落保护措施来消除轮对意外坠落的隐患[3]，但总体看来带外轴箱支撑结构的装夹方式更为可靠。回旋式下压装置在直动式下压装置纵向与水平运动的基础上，多出一个回转运动，在设备成本以及维护工作量方面存在明显劣势。

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

［2］陈雷.对仿形不落轮镟床的数控化改造［D］.广州：华南理工大学，2012.

［3］黄欢.广州地铁数控不落轮镟床驱动控制回路的分析与改进［J］.机电工程技术，2013（04）：105-106.

(编辑：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

王洪峥，男，1986年生，湖南娄底人，大学本科，助理工程师。研究领域：城市轨道交通。