高錳鋼轍叉耳板表面震紋的分析和解決

李向華

（中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北秦皇島066000）

0 引 言

高錳鋼轍叉是道岔的關(guān)鍵組件之一[1]，隨著轍叉市場競爭的加劇，客戶對于高錳鋼轍叉的外觀要求越來越高，不僅要求轍叉本體質(zhì)量優(yōu)異，外形還要美觀，使轍叉生產(chǎn)廠家對轍叉外觀質(zhì)量的提升成為轍叉加工制造的重中之重。耳板加工是轍叉加工的重要一環(huán)，耳板的厚度、耳板表面的光潔度，都是轍叉質(zhì)量提升的關(guān)鍵。在轍叉外觀質(zhì)量提升中，耳板表面的光潔度一直是影響轍叉外觀質(zhì)量提升的關(guān)鍵因素。

1 存在問題

耳板表面震紋是高錳鋼轍叉耳板加工過程中一直存在的問題。耳板表面震紋的產(chǎn)生造成后期耳板表面需要補焊和二次打磨，這不但影響了轍叉的整體外觀質(zhì)量，而且增加了轍叉的生產(chǎn)成本。因此怎樣解決高錳鋼轍叉耳板表面在加工后產(chǎn)生的震紋成為提高轍叉外觀質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急。

圖1 高錳鋼轍叉結(jié)構(gòu)圖

2 原因分析

高錳鋼轍叉在強沖擊工況下具有高強度、高塑性、韌性好的特點，是特別耐磨的一種材料[2]。但是高錳鋼轍叉存在一個缺點，就是在機加工過程中極易受熱發(fā)生變形[3]，變形的程度受到綜合因素的影響，毛坯加工量占據(jù)主要原因。毛坯加工量越大，轍叉變形就越大，毛坯加工量小，轍叉變形就小。高錳鋼轍叉受熱變形以后導(dǎo)致后面加工工序出現(xiàn)各種問題。高錳鋼轍叉的加工需要經(jīng)過調(diào)直劃線、銑底 面、銑頂面、銑耳板、銑板槽、打孔、修磨等工序，其中銑底面和銑頂面由于銑削面積大，銑削加工量大，最容易產(chǎn)生變形，所以高錳鋼轍叉變形后為了保證下一工序能夠順利加工，變形較大時必須采取對變形高錳鋼轍叉進(jìn)行二次調(diào)直調(diào)平。盡管如此，還是不能完全消除轍叉變形。轍叉耳板加工以50-12（02）V 和60-12TS 兩種轍叉為例，這兩種轍叉都屬于長度比較長的轍叉，因此具備了轍叉變形的所有因素，長度長、銑削面積大、受熱易變形、變形量大。這兩種轍叉都是在數(shù)控機床加工耳板后，耳板表面經(jīng)常出現(xiàn)震紋，并且出現(xiàn)頻率高，耳板表面震紋大。為了探究耳板震紋的原因，在生產(chǎn)現(xiàn)場對每一道工序進(jìn)行了追蹤和實地查看，并與現(xiàn)場的操作人員進(jìn)行了面對面的交流。

在數(shù)控銑床加工耳板前，轍叉耳板加工需要經(jīng)過銑底面、銑頂面兩道工序。在銑底面工序，操作人員通過用U 形夾夾具將轍叉兩端夾緊，轍叉軌頂面放在銑床上，下面放入楔塊，通過調(diào)整楔塊對轍叉底面進(jìn)行找平，然后按照加工線進(jìn)行加工。因為轍叉底面加工面積大，毛坯加工量大，所以轍叉底面加工后受熱，轍叉兩端向底面方向發(fā)生形變，整個轍叉形成了我們生活中所見的橋形，也就是凸曲線形狀。轍叉加工進(jìn)入到下一道銑頂面工序，現(xiàn)場操作人員將轍叉軌底面放到銑床上，同樣用U 形夾夾住，而通過銑頂面后的變形，轍叉的整體變形會變小，即經(jīng)過銑頂面工序后會對銑底面后轍叉的變形進(jìn)行一定程度矯正。但是仍然會存在變形，且這種變形不會消除。如圖2所示，左側(cè)是轍叉銑完頂面后的變形示意圖，右側(cè)是轍叉銑完底面后的變形示意圖。

圖2 高錳鋼轍叉加工受熱變形示意圖

圖3 耳板表面加工后震紋

轍叉加工進(jìn)行到下一個銑耳板工序，轍叉放在數(shù)控銑床上加工，由于需要加工耳板側(cè)面，為了避免在銑耳板側(cè)面時銑刀銑到銑床，損壞床體，在數(shù)控銑床和轍叉之間放入加工用的墊胎。同樣的原因，銑刀對耳板側(cè)面進(jìn)行加工，沒有辦法對轍叉中間部位進(jìn)行夾緊，只能對轍叉兩端進(jìn)行壓緊，所以轍叉底面和加工墊胎之間形成了間隙，導(dǎo)致轍叉在加工過程中發(fā)生震顫，造成轍叉耳板表面在加工過程中產(chǎn)生震紋。

圖3 是50-12（02）V 轍叉在加工耳板后產(chǎn)生震紋的圖片，從圖中可以看出，該批次轍叉耳板表面震紋多而且密集，嚴(yán)重影響了轍叉整體的外觀質(zhì)量，對于產(chǎn)生這種震紋的轍叉耳板，后期采取的措施有：1）震紋較深的耳板，則必須補焊處理，然后二次加工銑修；2）震紋不深的耳板，在打磨工序進(jìn)行二次打磨處理，保證耳板表面光潔度；3）震紋不深但是耳板厚度尺寸已經(jīng)在極限尺寸的耳板，還需要通過補焊，然后銑修進(jìn)行處理。所以耳板震紋的發(fā)生，不僅嚴(yán)重影響轍叉外觀質(zhì)量，還耗費了大量的人工工時和修理成本。而且轍叉耳板震紋在鐵路線路使用中極易造成耳板裂紋[4]，形成安全隱患。

3 采取措施

通過對轍叉整個加工流程的分析，找到了轍叉耳板表面產(chǎn)生震紋的原因。根據(jù)對轍叉耳板震紋產(chǎn)生的原因分析，設(shè)計了耳板加工專用的防震胎型。該防震胎型的設(shè)計原理就是利用防震胎型的立柱裝置來頂住轍叉底面，類似于千斤頂，消除轍叉底面變形與加工墊胎形成的間隙。

圖4 為耳板加工防震胎型設(shè)計的效果圖，該防震胎型采用斜面和立柱的結(jié)合方式，并按升降比例設(shè)計刻度，保證頂起的同時安全自鎖，通過自鎖的設(shè)計，避免因為震動導(dǎo)致立柱下降，造成防震胎型無法頂住該部位。該防震胎型最高可以升高5 mm，而轍叉的底面不平度基本不會超過5 mm，因為在轍叉加工過程中，為了保證底面的不平度，對于底面變形較大的轍叉要進(jìn)行重新調(diào)平。此外，在斜面上設(shè)置刻度線能夠提醒操作人員該部位的頂起高度，便于加工時數(shù)控機床的操作人員修改加工程序，從而避免該部位耳板尺寸超差。

圖4 防震胎型設(shè)計效果圖

每臺數(shù)控機床可以一次同時加工同品種的轍叉2件，所以為每臺數(shù)控機床配有12 個加工防震胎型，對于60-12TS 和50-12（02）V 這種長型轍叉，12 個加工防震胎型足夠使用。

除此之外，該防震胎型在實際應(yīng)用中使用方便，使用六角螺母扳手操控旋桿，升起立柱，在數(shù)控銑床上移動方便，轍叉底面哪里間隙大，操作人員就可以移動到哪里。圖5 為防震胎型在實際加工中的使用效果圖。圖6 是50-12（02）V 轍 叉 使用防震胎型銑完耳板后的圖片，從圖中可以看出，該批次轍叉加工完耳板后，耳板表面沒有震紋產(chǎn)生，而且耳板表面光潔度很好，極大提升了轍叉整體的外觀質(zhì)量，取得了良好的效果。

圖5 防震胎型在耳板加工中使用效果圖

圖6 使用防震胎型后加工的耳板表面

4 結(jié) 語

高錳鋼轍叉耳板加工防震胎型的應(yīng)用，在實際生產(chǎn)中有效地解決了耳板表面震紋這個一直存在于轍叉加工中大問題，大大提升了耳板表面光潔度，減少了后期人工修磨及二次補焊銑修的成本[5]，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，而且在鐵路線路使用中還能避免轍叉耳板產(chǎn)生裂紋。提升了轍叉的外觀質(zhì)量和使用質(zhì)量。