Способ формирования профиля головки рельсов профильными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами, и фрезы для профильной обработки рельсов

Изобретения относятся к области металлообрабатывающей промышленности для формирования профиля головки рельсов профильными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами (СМП) с прямолинейной режущей кромкой. Способ формирования профиля головки рельсов профильными фрезами включает предварительную обработку для более равномерного распределения припуска под чистовое фрезерование. При этом инструмент оснащают СМП только с прямолинейной режущей кромкой и располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи. После чего осуществляют формообразование данного профиля вогнутыми производящими линиями, которые образуются при вращении СМП с прямолинейной режущей кромкой, расположенными на корпусе инструмента под углами к его оси. Производящая поверхность фрезы для профильной обработки рельсов имеет прямолинейную образующую, и фреза оснащена СМП только с прямолинейной режущей кромкой, при этом СМП расположены на корпусе фрезы под углом λ>0 (во втором и четвертом вариантах - под углом λ<0) таким образом, что при вращении фрезы, расположенной под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса (в третьем и четвертом вариантах - асимметричный профиль): при встречном фрезеровании - радиус сопряжения левой боковой грани (во втором варианте - правой боковой грани) с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, а при попутном фрезеровании - радиус сопряжения правой боковой грани (во втором варианте - левой боковой грани) с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса. В третьем и четвертом вариантах проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - левых (в четвертом варианте - правых) рельсов, а при попутном фрезеровании - правых (в четвертом варианте - левых) рельсов. Техническим результатом изобретений является повышение качества обработанной поверхности, снижение стоимости фрез и вибрации процесса фрезерования. 5 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности.

Известны способы формирования рабочего профиля головки рельсов шлифованием, строганием, фрезерованием [1].

Наиболее прогрессивным является способ фрезерования дисковыми профильными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами (СМП) (В 23 С 3/00 - RU 2001100690/02 С2, 2001). Способ включает фрезерование поверхности катания рельса и одной или двух радиусных поверхностей, сопряженных с боковыми гранями головки. При попутном фрезеровании обрабатывают фрезой одновременно поверхность катания и одну или обе радиусные поверхности, сопряженные с боковыми гранями головки. Предварительно одной фрезой может обрабатываться радиусная поверхность головки рельса со стороны бывшей нерабочей грани.

При этом используют дисковые профильные фрезы (В 23 С 5/14 - RU 2001107733/02 C1, 2001). Фреза содержит зубья из отдельных режущих пластин (СМП), установленных в гнездах, выполненных в корпусе, причем режущие пластины развернуты относительно друг друга по плоскостям их контакта с обеспечением равенства задних углов резания в середине каждой режущей пластины.

Недостатками данного способа и используемой фрезы является то, что для обработки используют разные типы СМП: формирование рабочего профиля головки производят СМП с прямолинейной режущей кромкой, а формирование радиуса сопряжения рабочего профиля с боковой гранью - СМП с радиусными режущими кромками. Это ведет к дополнительным затратам на инструмент, а высокая стоимость режущего инструмента приводит к повышению себестоимости обработки рельсов. СМП с радиусными режущими кромками располагают на корпусе инструмента под углом λ=0, что приводит к неравномерности процесса обработки и возникновению вибраций.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества обработанной поверхности, снижение стоимости фрез и вибраций процесса фрезерования.

Технический результат достигается тем, что фрезу оснащают СМП только с прямолинейной режущей кромкой, и ее ось располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, после чего осуществляют формообразование данного профиля вогнутыми производящими линиями, которые образуются при вращении СМП с прямолинейными режущими кромками, расположенными на корпусе инструмента под углами λ к его оси.

Для реализации данного способа используют фрезы для профильной обработки рельсов, производящая поверхность которых имеет прямолинейную образующую. При этом фрезы оснащают СМП только с прямолинейной режущей кромкой, которые располагают на корпусе фрезы под углом:

λ>0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса;

λ<0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса;

λ>0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - левых рельсов, при попутном фрезеровании - правых рельсов;

λ<0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - правых рельсов, при попутном фрезеровании - левых рельсов.

Способ и используемый для его реализации инструмент поясняются чертежами: на Фиг.1. изображена схема трансформации исходного профиля детали, на Фиг.2. изображен комплект фрез для формирования симметричного профиля рельса (угол поворота относительно направления подачи ξ=0), на Фиг.3. изображен комплект фрез для формирования асимметричного профиля рельсов (угол поворота относительно направления подачи ξ=0).

При вращении прямолинейной образующей, расположенной под углом λ к оси вращения, получим геометрическую фигуру однополостный гиперболоид, в осевом сечении которого образующая будет иметь форму гиперболы. При ориентации гиперболоида (фрезы) под углом ψ относительно оси симметрии рельса его профиль с высокой точностью можно описать участками гиперболической кривой, которые получаются при вращении СМП с прямолинейной режущей кромкой, расположенными на корпусе под соответствующими углами λ_j к оси инструмента.

Практическую реализацию способа осуществляют следующим образом. Инструменту задают угол поворота относительно оси симметрии рельса ψ, угол поворота относительно направления подачи ξ и радиус R₀ (в точке x=0) см. Фиг.1. Определяют трансформированный профиль рельса (Фиг.1, позиция 1), который будет определяться перпендикулярами R_i, восстановленными из точек оси инструмента Х4 (от начальной точки профиля Н до конечной точки профиля К) на формируемую поверхность рельса.

Расположение инструмента под углом ψ относительно оси симметрии рельса необходимо для формирования симметричного профиля производящей поверхности фрезы относительно оси Y4.

Расположение под углом ξ к направлению подачи необходимо для управления конструктивными параметрами инструмента при его проектировании: чем больше угол ξ, тем меньше ширина фрезы (отрезок x_Hx_K), диаметр фрезы (2R_i) и тем больше угол наклона режущих кромок СМП λ.

Необходимый угол наклона режущих кромок СМП определяют по формуле

где R_k - радиус фрезы в конечной точке режущей кромки СМП, мм;

R_n - радиус фрезы в начальной точке режущей кромки СМП, мм;

x_k - координата по оси X4 конечной точки режущей кромки СМП, мм;

x_n - координата по оси Х4 начальной точки режущей кромки СМП, мм.

Для реализации данного способа используют два комплекта фрез.

Комплект для обработки симметричного профиля головки рельсов состоит из двух фрез, производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую (Фиг.2). Эти фрезы оснащают СМП только с прямолинейными режущими кромками, которые располагают под рассчитанными углами λ.

При этом у одной фрезы (Фиг.2, позиция 1) СМП располагают под углами λ>0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса.

У второй фрезы (Фиг.2, позиция 2) СМП располагают под углами λ<0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса.

Комплект для обработки асимметричного профиля головки рельсов без их разворота состоит из двух фрез, производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую (Фиг.2). Эти фрезы оснащают СМП только с прямолинейными режущими кромками, которые располагают под рассчитанными углами λ.

При этом у одной фрезы (Фиг.3, позиция 1) СМП располагают под углами λ>0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - левых рельсов, при попутном фрезеровании - правых рельсов.

У второй фрезы (Фиг.3, позиция 2) СМП располагают под углами λ<0 таким образом, что при вращении фрезы, ось которой расположена под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - правых рельсов, при попутном фрезеровании - левых рельсов.

Список литературы

1. Мелентьев Л.П., Порошин В.П., Фадеев С.И. Содержание и ремонт рельсов, - М.: Транспорт, 1977, 160 с.

1. Способ формирования профиля головки рельсов профильными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами (СМП), включающий предварительную обработку для более равномерного распределения припуска под чистовое фрезерование, отличающийся тем, что инструмент оснащают СМП только с прямолинейной режущей кромкой и его располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, после чего осуществляют формообразование данного профиля вогнутыми производящими линиями, которые образуются при вращении СМП с прямолинейной режущей кромкой, расположенными на корпусе инструмента под углом к его оси.

2. Фреза для профильной обработки рельсов, оснащенная СМП, отличающаяся тем, что производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую и фреза оснащена СМП только с прямолинейной режущей кромкой, при этом фрезу располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, а СМП располагают на корпусе фрезы под углом λ>0 таким образом, что при вращении фрезы проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании - радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании - радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса.

3. Фреза для профильной обработки рельсов, оснащенная СМП, отличающаяся тем, что производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую и фреза оснащена СМП только с прямолинейной режущей кромкой, при этом фрезу располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, а СМП располагают на корпусе фрезы под углом λ<0 таким образом, что при вращении фрезы проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой участок симметричного профиля головки рельса: при встречном фрезеровании - радиус сопряжения правой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса, при попутном фрезеровании - радиус сопряжения левой боковой грани с рабочей поверхностью и рабочую поверхность до оси симметрии головки рельса.

4. Фреза для профильной обработки рельсов, оснащенная СМП, отличающаяся тем, что производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую и фреза оснащена СМП только с прямолинейной режущей кромкой, при этом фрезу располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, а СМП располагают на корпусе фрезы под углом λ>0 таким образом, что при вращении фрезы проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - левых рельсов, при попутном фрезеровании - правых рельсов.

5. Фреза для профильной обработки рельсов, оснащенная СМП, отличающаяся тем, что производящая поверхность фрезы имеет прямолинейную образующую и фреза оснащена СМП только с прямолинейной режущей кромкой, при этом фрезу располагают под углом относительно оси симметрии рельса и под углом к направлению подачи, а СМП располагают на корпусе фрезы под углом λ<0 таким образом, что при вращении фрезы проекция производящей поверхности фрезы на плоскость нормального сечения рельса представляет собой асимметричный профиль головки рельса: при встречном фрезеровании - правых рельсов, при попутном фрезеровании - левых рельсов.