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。

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，加工對象是單個或者軌道車輛的輪對，其動力驅(qū)動、裝夾方式以及刀具安裝都與普通車床存在著較大差異：主軸通過摩擦滾輪與輪對接觸，依靠摩擦力驅(qū)動輪對沿輪軸轉(zhuǎn)動；刀架豎直安裝于床身，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下進行鏇修加工（如圖1所示），裝夾過程也有其特點。

圖1　U2000-400不落輪鏇床簡圖

2　U2000-400不落輪鏇床的裝夾過程

與普通車床一樣，鏇床的裝夾可分為定位與夾緊兩個過程。

2.1定位過程

車輛沿軌道進入鏇床，輪對被限制在沿軌道方向，Z軸方向的位置確定；到達預(yù)定工作位置附近后，鏇床摩擦輪架升起至工作位，輪對高度不再改變，X軸方向的位置確定；同時，由于同側(cè)的兩個摩擦滾輪將輪對支撐起來，起到V型定位的作用，將輪對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夾緊過程

為使輪對在加工過程中不受切削力、重力等力的作用破壞定位，還需對其進行夾緊。夾緊的過程分為輪對徑向夾緊與軸向夾緊兩個步驟。

圖2　摩擦滾輪對輪對的V型定位

2.2.1徑向夾緊

鏇床常見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，否則輪對與滾輪間的接觸壓力不足以產(chǎn)生足夠的摩擦力驅(qū)動輪對轉(zhuǎn)動；第3種只適用于軸端外露的輪對，同時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行分析：操作工操縱壓爪壓住輪對軸箱，壓爪對輪對施加一個向下的壓力P2；通過一個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狀態(tài)，不論輪對外形存在怎樣的缺陷，始終保持輪對軸箱與壓爪的可靠接觸，并對輪對施加一個恒定向上的壓力P，配合滾輪的V型定位，從而達到了對輪對的徑向夾緊（如圖4所示）。

圖4　徑向夾緊示意圖

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

2.2.2軸向夾緊

鏇床通過一對軸向控制輪緊靠左右輪對內(nèi)側(cè)面，將輪對在軸向上固定，從而實現(xiàn)對輪對的軸向夾緊，如圖5所示。

圖5　軸向夾緊示意圖（單側(cè)）

至此，鏇床對輪對的裝夾結(jié)束，輪對被可靠地夾持，只保留Z軸方向的回轉(zhuǎn)自由度，左右輪對被限制的內(nèi)側(cè)面就是后續(xù)測量加工流程的基準(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不落輪鏇床若干臺，分別來自于國內(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

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，軸箱可能置于輪對內(nèi)側(cè)和外側(cè)。由于空間限制，內(nèi)軸箱裝夾無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內(nèi)軸箱與鏇床進行連接（TF2000HD連接至一個可上下移動的內(nèi)軸箱下拉裝置，U2000-400直接連接到鏇床床身），如圖6所示。通過連接桿對軸箱施加一個向下的拉力P2，與外軸箱裝夾情況一樣，達到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，還額外具有一個外軸箱支撐結(jié)構(gòu)，輪對除了受到重力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P=P1+P2-P3。如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)類似于過定位，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，但輪對仍可靠被夾持，不至于造成輪對的突然下降，損壞刀具或者輪對。

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鏇床的直動式，下壓裝置可在縱向(X軸)與水平（Z軸）方向移動，探出的壓爪可根據(jù)不同軸箱形狀進行更換。另一種是回旋式，下壓裝置也可在縱向進行升降運動，但初始狀態(tài)下壓爪套筒與軌道方向平行，工作時套筒回旋90°，并伸出壓爪對輪對進行裝夾，其壓爪一般為固定式，裝夾不同型號軸箱時，一般采取附加特定工裝的形式達到兼容的目的。

圖8　回旋式下壓裝置俯視圖

4　結(jié)束語

鏇床取消外軸箱支撐結(jié)構(gòu)可節(jié)約一定的成本，雖然可通過液壓回路增加防墜落保護措施來消除輪對意外墜落的隱患[3]，但總體看來帶外軸箱支撐結(jié)構(gòu)的裝夾方式更為可靠?；匦较聣貉b置在直動式下壓裝置縱向與水平運動的基礎(chǔ)上，多出一個回轉(zhuǎn)運動，在設(shè)備成本以及維護工作量方面存在明顯劣勢。

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

［2］陳雷.對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)動控制回路的分析與改進［J］.機電工程技術(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。