[发明专利]一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，包括如下步骤：S1、通过夹具将车轮装夹在工作台上，工作台连接有驱动其旋转的驱动机构，砂轮与机床主轴传动连接，机床主轴外端连接有超声振动装置，超声振动装置在压电致动器的作用下实现弯曲振动，实现了砂轮切削深度方向的振动，且砂轮轴线与车轮轴线垂直；S2、机床误差影响量测量；S3、磨削参数设置S4、误差补偿；S5、根据S4获得的加工参数进行加工。本发明通过对误差的分析测量和补偿实现高精度的磨削，在保证精度和车轮性能的情况下，尽量提高材料去除效率，提高加工的效率，超声振动辅助加工能提高切削效率与砂轮寿命。

技术领域

本发明涉及机加工领域，特别是涉及一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法。

背景技术

目前，由于轨道承受载荷及不同国家的铁路间标准不一致，导致了铁路轨道的间距不一致，现有的列车难以同时满足不同铁路轨道间距的要求，即在不同间距的铁轨上运输。解决这个问题的一个重要方法就是采用变轨技术来改变列车轮间的间距，但是在车轮较长(超过2.6米)，其上变轨车轮内花键尺寸较大，且在重载下运动，在其加工过程中，对精度要求高，平常的加工精度和效率难以达到要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种精度高的大尺寸变轨外车轮内花键高效精密磨削加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，包括如下步骤：

S1、通过夹具将车轮1装夹在工作台2上，工作台2连接有驱动工作台旋转的驱动机构上，砂轮3与机床主轴4连接，机床主轴外端连接有超声振动装置，超声振动装置在压电致动器的作用下实现弯曲振动，实现砂轮切削深度方向的振动，且砂轮轴线与车轮轴线垂直；

S2、机床误差影响量测量：通过位移传感器检测测试得出安装车轮、夹具和超声振动装置在车轮安装前后的位置差别，以此得出安装车轮的机床误差影响量；砂轮与车轮之间的实际位置由一对非接触式位移传感器检测；记录安装车轮前后工作台和砂轮位置差别，从而获得误差影响量。

S3、磨削参数设置：先确定砂轮与车轮不会发生干涉的砂轮最大直径r_s，然后通过超声振动辅助加工试验分别获得粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工后的变轨车轮内花键的磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力与加工参数之间的关系，根据对磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力的约束以及在材料去除效率最高的条件下分别获得粗磨削加工和精磨削加工的加工参数；

S4、误差补偿，将步骤S3获得的加工参数加上步骤S2获得的机床误差影响量获得误差补偿后的粗磨削加工和精磨削加工的加工参数；

S5、根据S4获得的加工参数先使用粗磨削加工砂轮进行粗磨削，最后再使用精磨削加工砂轮进行精加工；其中粗磨削加工使用粗磨削加工砂轮；精磨削加工使用精磨削加工砂轮。

进一步的改进，所述步骤S2具体过程如下：

砂轮与车轮之间的实际位置由非接触式的一对传感器检测，一个传感器布置在工作台上，另一个传感器布置在砂轮中心，用于检测车轮与砂轮中心的相对位置；测得的车轮安装前砂轮与车轮的相对x,y,z位置l_x1，l_y1，l_z1、机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θ_xz1、用于连接车轮的工作台的转动角度分别为θ_xyd1以及安装车轮后砂轮与车轮的相对x,y,z位置l_x2,l_y2,l_z2、机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θ_xz2、用于连接车轮的工作台的转动角度θ_xyd2；可得误差影响量为，