EP1301663A1 - Verfahren zum reprofilieren mindestens des fahrspiegels einer schiene sowie einrichtung hierzu - Google Patents

Verfahren zum reprofilieren mindestens des fahrspiegels einer schiene sowie einrichtung hierzu

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EP1301663A1
EP1301663A1 EP01984254A EP01984254A EP1301663A1 EP 1301663 A1 EP1301663 A1 EP 1301663A1 EP 01984254 A EP01984254 A EP 01984254A EP 01984254 A EP01984254 A EP 01984254A EP 1301663 A1 EP1301663 A1 EP 1301663A1
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EP
European Patent Office
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rail
grinding wheel
milling cutter
milling
grinding
Prior art date
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EP01984254A
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English (en)
French (fr)
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EP1301663B1 (de
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Johann Knoll
Walter Neubauer
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Linsinger Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Linsinger Maschinenbau GmbH
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/12—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails
    • E01B31/17—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails by grinding
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01B31/12—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails
    • E01B31/13—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails by milling

Definitions

  • the invention relates to a method for reprofiling at least the travel mirror of a rail, preferably the convex part of the rail head cross-sectional profile of a rail, in particular a railroad track, by peripheral milling.
  • the invention aims at avoiding these disadvantages and difficulties and has as its object to create a method of the type described above and a rail profile milling cutter for carrying out the method with which a ripple corresponding to the regulations of the railway operator or railway company alone can be achieved by a milling operation Longitudinal direction of the rails as well as in the cross-sectional profile can be achieved, so that - for lower requirements, such as lower speeds of the railroad - alone with one milling process and for higher speeds with a subsequent grinding process can be found.
  • This object is achieved in a method of the type described in the introduction in that, in order to produce the desired profile, more than five, preferably nine, milling tracks lying next to one another in the longitudinal direction of the rail are formed by a single circumferential milling process, and that, if appropriate, subsequently grinding at least the traveling mirror, preferably of the convex part of the rail head cross-sectional profile having the driving mirror.
  • the milling process according to the invention is followed by a grinding process, which is characterized in that the milled rail is ground, preferably immediately after milling in the same, to reduce or equalize the waviness running in the longitudinal direction of the tracks and, if necessary, to smooth or level the polyline Pass, the axis of the grinding wheel enclosing an angle deviating from 0 ° with a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rail.
  • Preferred variants for this grinding are described in subclaims 6 to 24.
  • a rail profile milling cutter according to the invention for milling at least the traveling mirror of a rail, in particular a railroad track, preferably for milling the convex part of a rail head cross-sectional profile of a rail, for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 24, is characterized in that the milling cutter is designed as a sandwich cutter with a plurality of discs each provided with indexable inserts on the circumference.
  • a device for generating a relative movement between the rail and the milling cutter and the grinding wheel which may be present,
  • FIG. 1 illustrating a side view of an apparatus for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 illustrating a schematic plan view in the direction of arrow II in FIG. 1.
  • Fig. 3 shows a variant of the device for performing the method according to the invention.
  • Fig. 4 shows the cross section through a railroad track in different states of the rail.
  • Fig. 5 shows the engagement of the grinding wheel according to the inventive method on a railroad track, which is illustrated in cross section.
  • FIG. 6 shows a partial section through the milling cutter in the assembled state
  • FIG. 7 shows the individual parts of the milling cutter in an exploded view
  • FIG. 8 shows a side view of a disk of the milling cutter in the direction of the arrow VIII of Fig. 7 illustrate.
  • the rail head 3 seated on the rail web 2 has a convex cross-sectional part 5, which has the driving mirror 4, on which the running wheel of a rail vehicle runs, which is illustrated by line A in the new state.
  • this convex part 5 of the cross section of the rail head 3 is given the shape illustrated by the line B.
  • the rail 1 is reworked so that the convex part 5 of the rail head 3, but at least the traveling mirror 4, in turn illustrates the original state, that is to say the original cross-sectional shape the line C - reached as close as possible.
  • FIG. 1 and 2 show a device according to the invention, which is arranged in a stationary manner and on which the rail 1 to be machined is moved past.
  • Fig. 3 shows a device according to the invention, which is installed in a mobile device, such as a locomotive, so that rails that have already been laid can be processed with this device.
  • the device according to the invention is duplicated, so that both the left and the right rail can be finished with one pass.
  • the mutually identical parts and devices of the stationary device and the mobile device are provided with the same reference numerals.
  • the rail profile cutter 8 is designed as a circumferential cutter and is described in detail below.
  • This milling cutter 8 can be driven via a drive motor 9 and a gear 10, the direction of rotation being selected such that the rail 1 is machined in a synchronous milling process.
  • a grinding unit 11 is provided directly adjacent to the milling unit 7, the grinding wheel 12 of which can be driven by means of a drive 13, etc. preferably also in the direction of rotation as the milling cutter 8, so that a synchronous grinding on the rail 1 is carried out.
  • the grinding wheel 12 is equipped with a grinding depth control 14, so that the grinding wheel 12 can be continuously adjusted according to its wear on the rail 1.
  • This grinding depth control 14 comprises a measuring device for measuring the continuously decreasing diameter of the circumference of the grinding wheel 12; it can also access measurement data from measurements of the drive torque.
  • Both the milling chips and the grinding chips or grinding dust are vacuumed off immediately after they have been created, etc. via suction devices 15 and 16.
  • guides 17 are provided for the rail 1, against which the rail 1 can be pressed by means of support rollers 18, wherein at least the driving mirror 4 of the rail 1, preferably the apex of the rail head 3, can be pressed , Furthermore, lateral guide rollers 19 engaging on both sides of the rail head 3 are provided along the device, the lateral guide rollers 19 resting on the side of the running edge 6 of the rail 1 being fixed in their position. The rail is pressed against the fixed side guide rollers 19 by the side guide rollers 19 resting on the opposite side, whereby the rail 1 assumes an exact position relative to the milling unit and grinding unit.
  • a further guide 20 is provided, which is provided with a damping device in order to eliminate vibrations on the rail 1 caused by the milling cutter.
  • the axis 21 of the grinding wheel is inclined relative to a plane 22 which is perpendicular to the longitudinal direction of the rail by an angle ⁇ which is greater than 0, preferably between 1 and 20 °, etc. in each case depending on the state of the rail 1 before grinding.
  • the angle ⁇ is expedient between 5 and 12 °, ideally at 8 °.
  • a smaller angle ⁇ is expedient to ensure an optimal machining volume with a long service life of the grinding wheel.
  • the grinding wheel 12 is already pre-profiled when new, i.e. it has approximately the counter profile to the rail 1.
  • a puller 23 with a sharpening stone 24 is advantageously provided, which can be pressed against the circumference of the grinding wheel 12.
  • This whetstone has exactly the desired profile to be produced and it also includes the angle ⁇ with the grinding wheel.
  • This sharpening stone 24 is pressed against the grinding wheel 12 before the first rail 1 begins to be sanded until it has taken on its profile.
  • the honing stone 24 can be lifted off the grinding wheel 12, because the grinding wheel profiles itself on the preliminary profile, i.e. on the milled rail head surface or on the rail head surface still provided with the rolled skin.
  • the sharpening stone can optionally be placed on the grinding wheel 12 for temporary sharpening while a rail head 3 is being machined on the grinding wheel 12.
  • the rail 1 can also be used, provided it is milled with sufficient accuracy or still has the rolled skin. If, as in the exemplary embodiment shown, a milled rail head surface is ground, then the profiled grinding wheel 12 primarily has the task of smoothing the shafts generated by the milling cutter 8 and generating a longitudinal grinding pattern.
  • the inclination of the grinding wheel 12 according to the invention results in particularly good engagement conditions and a high smoothing effect.
  • the engagement of the inclined grinding wheel 12 is illustrated in FIG. 5. It can be seen that the inclined position gives a favorable pressure angle, in particular at the transition of the convex part 5 of the rail head 3 into the side surfaces 25 of the rail head 3. These favorable conditions of intervention also permit a sufficiently large amount of material to be removed with very good thermal behavior at these points, so that no fire can occur on the ground surface. This also results in a very good service life for the grinding wheel 12.
  • the axis 21 of the grinding wheel 12 is also inclined with respect to the longitudinal symmetry center plane 26 of the rail, etc. by an angle ⁇ , the size of which can be between 1 and 20 °.
  • the axis 21 of the grinding wheel 12 can expediently be arranged to be adjustable on the device.
  • the milling unit 7 and the grinding unit 11 are installed in a rail milling train 27.
  • the milling cutter 8 and the grinding wheel 12 are moved approximately vertically against the rail 1 by means of adjusting devices 28 until the guides 17 and 20 rest on the rail head 3.
  • a movement of the grinding unit 11 and the milling unit 7 in the lateral direction to the driving edge 6 is also possible until lateral guide rollers 19 rest on the rail head 3.
  • the rail profile milling cutter 8 is constructed as a sandwich milling cutter, ie it is composed of disks 30, which are each designed as ring disks. As will be described further below, these ring disks 30 each carry a multiplicity of turning plates 31. These are made of hard metal, ceramic or similar material. As can be seen from FIG. 6, the washers 30 are fastened to a cutter core 32 by means of a screw connection 33 and centered against one another by means of a plurality of centering pins 34 and secured against one another by means of further screws 35.
  • annular disks 30 are provided, the two outer annular disks 30 carrying quadruple indexable inserts, the cutting edges of which are curved, and which are used for milling, ie producing a milling track, near the driving edge 6.
  • the annular disks 30 arranged between the outer annular disks 30 are provided on the outer circumference 36 with bumps 37 which project beyond the outer circumference 36 and which are produced in one piece with the annular disks 30. These humps 37 form the seats for quadruple inserts 31, which, however, have straight cutting edges.
  • the bumps 37 provided on the annular disks 30 form large-area chip pockets 38 lying between the turning plates 31.
  • All of the indexable inserts 31 are preferably fastened to the ring disks 30 by means of screw connections, and clamp connections could also be used.
  • Each of the cutting edges of the indexable inserts 31 of the annular disks 30 arranged between the outer annular disks 30 projects with their cutting edge over the side surfaces of the annular disk 30 to which it is attached.
  • the inserts 31 of adjacent washers 30 arranged on the washers 30 are circumferentially offset, so that the inserts 31 of the adjacent washer come to lie circumferentially between the inserts 31 of the former washer 30.
  • the sandwich milling cutter 8 With the sandwich milling cutter 8 according to the invention, it is possible to mill very many - even more than nine - milling tracks extending in the longitudinal direction of the rail 1 on the rail head 3, whereby a very high accuracy of the milled cross-sectional profile can be achieved, i.e. a very close approximation to the ideal cross-sectional profile of the rail head 3.
  • the rail heads 3 reprofiled with the milling cutter 8 according to the invention or the milling method according to the invention are sufficient without subsequent grinding being necessary, e.g. for not too high driving speeds.
  • the milled tracks are subjected to a grinding process, as described above.
  • the main advantage of the grinding method according to the invention lies in the large number of milling tracks lying side by side, which can be milled onto the rail head 3 in a single operation.
  • the milling method according to the invention is particularly advantageous combined with the grinding method according to the invention, as a result of which a high material removal can be achieved even in the case of heavily worn rails and a surface which largely corresponds to the desired rail profile by the milling method according to the invention, which, if at all, only adds more slight grinding, ie grinding with relatively little material removal, is required.
  • This makes it possible to combine milling and grinding in a single pass, thereby producing a driving mirror or a machined part of the rail head that meets the highest requirements in terms of running properties, service life and noise reduction.

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Abstract

Ein Verfahren zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Umfangsfräsen, ist zur Erzielung eines anforderungsgerechten Profiles mit geringen Welligkeiten dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden und dass gegebenenfalls nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.

Description

Verfahren zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels einer Schiene sowie Einrichtung hierzu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Umfangsfräsen.
Es ist bekannt, verschlissene Schienen durch Umfangsfräsen zu reprofilieren, d.h. mit einem neuen Profil zu versehen. Hierzu hat man den Schienenkopf durch Umfangsfräsen bearbeitet. Um die Kosten eines Fräsers einigermaßen in den Griff zu bekommen, ist es bekannt, den Fräser mit Wendeplatten zu versehen, die an Halterungen montiert sind, die wiederum in Ausnehmungen des Fräserkörpers eingesetzt sind. Hierbei erzeugen die in einer Ebene des Umfangsfräsers liegenden Wendeplatten jeweils eine in Längsrichtung der Schiene ausgerichtete Frässpur. Mit Umfangsfräsern dieser Art ist man jedoch hinsichtlich der Anzahl der anzubringenden Wendeplatten beschränkt, u.zw. aus Platzgründen. Es war daher nur möglich, durch das Umfangsfräsen eine geringe Anzahl von in Längsrichtung der Schiene nebeneinander liegende Spuren, die von den Wendeplatten auf den Schienenkopf aufgebracht werden, vorzusehen. Hierdurch ergibt sich eine große Welligkeit, und es war notwendig, den Schienenkopf anschließend an das Fräsen einem Schlichtvorgang zu unterziehen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, einen Umfangsfräser mit einer Vielzahl von das gesamte gewünschte Profil aufweisenden Messern zu versehen. Die Vielzahl der Messer ist insofern erforderlich, um in Längsrichtung der Schiene nur geringe Tiefenunterschiede sicherzustellen. Nachteilig hierbei ist, daß sich die Senken und Spitzen, die durch dieses Schlichten erzeugt wurden, über den gesamten bearbeiteten Querschnitt erstrecken. Dies verursacht beim Überfahren Lärm und Schwingungen und bewirkt eine Herabminderung der Lebensdauer.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie einen Schienenprofilfräser zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem allein durch einen Fräsvorgang eine den Vorschriften der Eisenbahnbetreiber bzw. Eisenbahngesellschaften entsprechende geringe Welligkeit sowohl in Längsrichtung der Schienen als auch im Querschnittsprofil erzielt werden kann, so daß - für geringere Anforderungen, wie z.B. geringere Geschwindigkeiten der Eisenbahn - allein mit einem Fräsvorgang und für höhere Geschwindigkeiten mit einem gegebenfalls nachfolgenden Schleifvorgang das Auslangen gefunden werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zur Herstellung des gewünschten Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden und daß gegebenenfalls nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.
Bevorzugte Varianten sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Wie oben erwähnt, wird für höhere Anforderungen, wie z.B. höhere Fahrgeschwindigkeiten, dem erfmdungsgemäßen Fräsvorgang ein SchleifVerfahren nachgeordnet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Verminderung oder zur Egalisierung der in Längsrichtung der Spuren verlaufenden Welligkeit und gegebenenfalls zur Glättung oder zur Egalisierung des Polygonzuges die gefräste Schiene geschliffen wird, vorzugsweise unmittelbar nach dem Fräsen im selben Durchlauf, wobei die Achse der Schleifscheibe mit einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene einen von 0° abweichenden Winkel einschließt. Für dieses Schleifen sind bevorzugte Varianten in den Unteransprüchen 6 bis 24 beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Schienenprofilfräser zum Fräsen mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, vorzugsweise zum Fräsen des konvexen Teiles eines Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene, für die Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser als Sandwichfräser mit einer Mehrzahl von jeweils am Umfang mit Wendeplatten versehenen Scheiben ausgebildet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 26 bis 30 beschrieben.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch
• eine Einrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Schiene und dem Fräser sowie der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe,
• einen Fräserantrieb sowie bei Vorhandensein einer Schleifscheibe einen Schleifscheibenantrieb,
• einen Fräser nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 30 und bei nachfolgendem Schleifen • eine Lagerung der Achse der Schleifscheibe in einer Richtung abweichend von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene.
Zweckmäßige Varianten sind in den Unteransprüchen 32 bis 43 enthalten.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine schematische Draufsicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 veranschaulichen. Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene in verschiedenen Zuständen der Schiene. Fig. 5 zeigt den Eingriff der Schleifscheibe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einer Eisenbahnschiene, die im Querschnitt veranschaulicht ist.
Der erfindungsgemäße Schienenprofilfräser ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, wobei Fig. 6 einen Teilschnitt durch den Fräser im zusammengebauten Zustand, Fig. 7 die Einzelteile des Fräsers in Explosionsdarstellung und Fig. 8 eine Seitenansicht auf eine Scheibe des Fräsers in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 7 veranschaulichen.
In Fig. 4 ist der Querschnitt einer Schiene 1 in verschiedenen Zuständen veranschaulicht. Der am Schienensteg 2 sitzende Schienenkopf 3 weist einen den Fahrspiegel 4, an dem das Laufrad eines Schienenfahrzeuges abläuft, aufweisenden konvexen Querschnittsteil 5 auf, der im Neuzustand durch die Linie A veranschaulicht ist. Durch Abnützung erhält dieser konvexe Teil 5 des Querschnittes des Schienenkopfes 3 die durch die Linie B veranschaulichte Form. Sobald die Schiene 1 diesen Zustand aufweist oder auch schon für Hochgeschwindigkeitsschienen entsprechend früher, erfolgt eine Nachbearbeitung der Schiene 1, so daß der konvexe Teil 5 des Schienenkopfes 3, zumindest jedoch der Fahrspiegel 4, wiederum den ursprünglichen Zustand, d.h. die ursprüngliche Querschnittsform - veranschaulicht durch die Linie C - in möglichst guter Annäherung erreicht. Hierbei sind je nach Vorschrift eines Eisenbahnbetreibers oder einer Eisenbahngesellschaft oder einer überregionalen Norm, wie z.B. cen DRAFT pr EN 13674- 1, bestimmte Toleranzen einzuhalten, die in der Größenordnung von 1 bis 3 Zehntelmillimeter liegen. Wesentlich hierbei ist, daß die Fahrkante 6 der Schiene 1 und der Fahrspiegel 4 nachbearbeitet werden. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, muß - je nach Abnutzung der Schiene - relativ viel Material abgetragen werden, was wiederum, um den Schienenverkehr möglichst wenig zu behindern, bei verlegten Schienen möglichst schnell und preiswert durchzuführen ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die stationär angeordnet ist und an der die zu bearbeitende Schiene 1 vorbeibewegt wird. Fig. 3 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, die in einer fahrbaren Einrichtung, wie einer Lokomotive, eingebaut ist, so daß mit dieser Vorrichtung bereits verlegte Schienen bearbeitet werden können. Hierbei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung doppelt vorhanden, so daß sowohl die linke als auch die rechte Schiene mit einer Überfahrt fertig bearbeitet werden können. Die untereinander gleichen Teile und Einrichtungen der stationären Einrichtung sowie der fahrbaren Vorrichtung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Mit 7 ist eine Fräseinheit bezeichnet, deren Schienenprofilfräser 8 als Umfangsfräser ausgebildet und weiter unten noch im Detail beschrieben ist. Dieser Fräser 8 ist über einen Antriebsmotor 9 und ein Getriebe 10 antreibbar, wobei die Drehrichtung so gewählt ist, daß die Schiene 1 im Gleichlauffräsverfahren bearbeitet wird. Unmittelbar benachbart zur Fräseinheit 7 ist eine Schleifeinheit 11 vorgesehen, deren Schleifscheibe 12 mittels eines Antriebs 13 antreibbar ist, u.zw. vorzugsweise ebenfalls in der Drehrichtung wie der Fräser 8, so daß ein Gleichlaufschleifen an der Schiene 1 durchgeführt wird. Die Schleifscheibe 12 ist mit einer Schleiftiefenregelung 14 ausgestattet, so daß die Schleifscheibe 12 kontinuierlich entsprechend ihrer Abnutzung an die Schiene 1 nachgestellt werden kann. Diese Schleiftiefenregelung 14 umfaßt eine Meßeinrichtung zum Messen des sich kontinuierlich verringernden Durchmessers des Umfanges der Schleifscheibe 12; sie kann auch auf Meßdaten von Messungen des Antriebsmomentes zurückgreifen.
Sowohl die Frässpäne als auch die Schleifspäne bzw. der Schleifstaub werden unmittelbar nach ihrem Entstehen abgesaugt, u.zw. über Absaugeinrichtungen 15 und 16.
Unmittelbar vor der Fräseinheit 7 und unmittelbar nach der Schleifeinheit 11 sind jeweils Führungen 17 für die Schiene 1 vorgesehen, gegen die die Schiene 1 mittels Unterstützungsrollen 18 preßbar ist, wobei zumindest der Fahrspiegel 4 der Schiene 1, vorzugsweise der Scheitel des Schienenkopfes 3, preßbar ist. Weiters sind entlang der Vorrichtung beidseitig am Schienenkopf 3 angreifende Seitenführungsrollen 19 vorgesehen, wobei die an Seite der Fahrkante 6 der Schiene 1 anliegenden Seitenfuhrungsrollen 19 in ihrer Lage fixiert sind. Die Schiene wird von den an der gegenüberliegenden Seite anliegenden Seitenfuhrungsrollen 19 gegen die fixierten Seitenfuhrungsrollen 19 gepreßt, wodurch die Schiene 1 eine exakte Lage gegenüber der Fräseinheit und Schleifeinheit einnimmt.
Zwischen der Fräseinheit 7 und der Schleifeinheit 11 ist eine weitere Führung 20 vorgesehen, die mit einer Dämpfung versehen ist, um vom Fräser verursachte Schwingungen an der Schiene 1 zu eliminieren.
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Achse 21 der Schleifscheibe gegenüber einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene 22 um einen Winkel α geneigt, der größer ist als 0, vorzugsweise zwischen 1 und 20° liegt, u.zw. jeweils in Abhängigkeit des vor dem Schleifen vorhandenen Zustandes der Schiene 1. Weist der Schienenkopf 3 bereits vor dem Schleifen einen durch Fräsen dem idealen Querschnitt nahekommenden Querschnitt auf, oder ist die Schiene 1 im Neuzustand noch mit einer Walzhaut versehen, so liegt der Winkel α zweckmäßig zwischen 5 und 12°, ideal erweise bei 8°. Ist der Vorzustand des Querschnittes jedoch weniger genau dem idealen Querschnittsprofil angepaßt, z.B. nur grob geschruppt, so ist zur Sicherstellung eines optimalen Zerspanungsvolumens bei großer Standzeit der Schleifscheibe ein kleinerer Winkel α, vorzugsweise zwischen 1 und 6°, zweckmäßig.
Die Schleifscheibe 12 ist im Neuzustand bereits vorprofiliert, d.h. sie weist etwa das Gegenprofil zur Schiene 1 auf. Um dieses Gegenprofil exakt herzustellen, ist vorteilhaft eine Abzieheinrichtung 23 mit einem Abziehstein 24, vorgesehen, der gegen den Umfang der Schleifscheibe 12 preßbar ist. Dieser Abziehstein weist genau das gewünschte herzustellende Profil auf und er schließt mit der Schleifscheibe ebenfalls den Winkel α ein. Dieser Abziehstein 24 wird vor Beginn des Schleifens der ersten Schiene 1 gegen die Schleifscheibe 12 gepreßt, bis diese dessen Profil angenommen hat. Während des Schleifens der Schiene 1 kann der Abziehstein 24 von der Schleifscheibe 12 abgehoben werden, denn die Schleifscheibe profiliert sich selbst am Vorprofil, d.h. an der gefrästen Schienenkopffläche bzw. an der noch mit der Walzhaut versehenen Schienenkopfoberfläche. Der Abziehstein kann gegebenenfalls zur zeitweiligen Schärfung an die Schleifscheibe 12 während des Bearbeitens eines Schienenkopfes 3 an die Schleifscheibe 12 angestellt werden.
Zur Einstellung eines genauen Gegenprofiles der Schleifscheibe 12 kann auch die Schiene 1, sofern sie hinreichend genau gefräst ist oder noch die Walzhaut aufweist, herangezogen werden. Wenn, wie beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel, eine gefräste Schienenkopfoberfläche geschliffen wird, so hat die profilierte Schleifscheibe 12 vorrangig nur noch die Aufgabe, die vom Fräser 8 erzeugten Wellen zu glätten und ein Längsschleifbild zu erzeugen.
Durch das erfindungsgemäße Schrägstellen der Schleifscheibe 12 ergeben sich besonders gute Eingriffsbedingungen und ein hoher Glätteffekt. Der Eingriff der schräg gestellten Schleifscheibe 12 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Es ist zu erkennen, daß die Schrägstellung einen günstigen Eingriffswinkel, insbesondere am Übergang des konvexen Teiles 5 des Schienenkopfes 3 in die Seitenflächen 25 des Schienenkopfes 3 ergibt. Diese günstigen Eingriffsbedingungen gestatten auch an diesen Stellen einen hinreichend großen Abtrag von Material bei sehr gutem thermischen Verhalten, so daß kein Brand auf der geschliffenen Fläche entstehen kann. Weiters ergibt sich hierdurch eine sehr gute Standzeit der Schleifscheibe 12.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Achse 21 der Schleifscheibe 12 gegenüber der Längs- Symmetriemittelebene 26 der Schiene ebenfalls geneigt ist, u.zw. um einen Winkel ß, dessen Größe zwischen 1 und 20° liegen kann.
Sollen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschiedliche Schienenprofile bearbeitet werden, so kann zweckmäßig die Achse 21 der Schleifscheibe 12 an der Vorrichtung verstellbar angeordnet sein.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Fräseinheit 7 und die Schleifeinheit 11 in einem Schienenfräszug 27 eingebaut. Der Fräser 8 und die Schleifscheibe 12 werden mittels Stelleinrichtungen 28 etwa vertikal gegen die Schiene 1 bewegt, bis die Führungen 17 und 20 am Schienenkopf 3 aufliegen. Eine Bewegung der Schleifeinheit 11 und der Fräseinheit 7 in seitlicher Richtung zur Fahrkante 6 ist ebenfalls möglich, bis Seitenfuhrungsrollen 19 an dem Schienenkopf 3 anliegen.
Der erfmdungsgemäße Schienenprofilfräser 8 ist als Sandwich-Fräser aufgebaut, d.h. er ist aus Scheiben 30, die jeweils als Ringscheiben ausgestaltet sind, zusammengesetzt. Diese Ringscheiben 30 tragen, wie weiter unten noch beschrieben wird, jeweils eine Vielzahl von Wendeplatten 31. Diese sind aus Hartmetall, Keramik oder ähnlichem Material gefertigt. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, sind die Ringscheiben 30 an einem Fräserkern 32 mittels einer Schraub Verbindung 33 befestigt und gegeneinander mittels mehrerer Zentrierstifte 34 zentriert und mittels weiterer Schrauben 35 gegeneinander gesichert. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind neun Ringscheiben 30 vorgesehen, wobei die beiden äußeren Ringscheiben 30 Vierfachwendeplatten tragen, deren Schneiden bogenförmig gestaltet sind, und die zum Fräsen, d.h. Erzeugen einer Frässpur, nahe der Fahrkante 6 dienen. Die zwischen den äußeren Ringscheiben 30 angeordneten Ringscheiben 30 sind am Außenumfang 36 mit den Außenumfang 36 überragenden Höckern 37 versehen, die mit den Ringscheiben 30 einteilig hergestellt sind. Diese Höcker 37 bilden die Sitze für Vierfachwendeplatten 31, die jedoch gerade Schneiden aufweisen. Durch die an den Ringscheiben 30 vorgesehenen Höcker 37 sind zwischen den Wendeplatten 31 liegende großräumige Spantaschen 38 gebildet.
Sämtliche Wendeplatten 31 sind an den Ringscheiben 30 vorzugsweise mittels Schraubverbindungen befestigt, es könnten auch Klemmverbindungen verwendet werden. Jede der Schneiden der Wendeplatten 31 der zwischen den äußeren Ringscheiben 30 angeordneten Ringscheiben 30 überragt mit ihrer Schneide die Seitenflächen der Ringscheibe 30, an der sie befestigt ist. Die an den Ringscheiben 30 angeordneten Wendeplatten 31 benachbarter Ringscheiben 30 sind umfangsmäßig versetzt angeordnet, so daß die Wendeplatten 31 der Nachbar-Ringscheibe umfangsmäßig zwischen den Wendeplatten 31 der ersteren Ringscheibe 30 zu liegen kommen.
Mit dem erfindungsgemäßen Sandwich-Fräser 8 ist es möglich, sehr viele - auch mehr als neun - sich in Längsrichtung der Schiene 1 erstreckende Frässpuren am Schienenkopf 3 einzufräsen, wodurch eine sehr hohe Genauigkeit des gefrästen Querschnittsprofiles erzielbar ist, d.h. eine sehr hohe Annäherung an das ideale Querschnittsprofil des Schienenkopfes 3. Für gewisse Anforderungen genügen die mit dem erfindungsgemäßen Fräser 8 bzw. dem erfindungsgemäßen Fräsverfahren reprofilierten Schienenköpfe 3, ohne daß ein nachfolgendes Schleifen erforderlich ist, z.B. für nicht allzu hohe Fahrgeschwindigkeiten. Für höhere Anforderungen werden die gefrästen Spuren, wie weiter oben beschrieben, einem Schleifvorgang unterworfen.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens liegt in der Vielzahl der nebeneinander liegenden Frässpuren, die in einem einzigen Arbeitsgang auf den Schienenkopf 3 gefräst werden können. Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Fräsverfahren mit dem erfindungsgemäßen Schleifverfahren kombiniert, wodurch sich ein hoher Materialabtrag auch bei stark verschlissenen Schienen erzielen läßt und eine durch das erfmdungsgemäße Fräsverfahren dem gewünschten Schienenprofil schon weitgehend entsprechende Oberfläche erzielt werden kann, die, falls überhaupt, nur mehr ein geringfügiges Schleifen, d.h. ein Schleifen mit relativ wenig Materialabtrag, erfordert. Hierdurch ist es möglich, Fräsen und Schleifen in einem einzigen Arbeitsdurchgang zu kombinieren und dabei einen Fahrspiegel bzw. einen bearbeiteten Teil des Schienenkopfes herzustellen, der höchsten Anforderungen in bezug auf Laufeigenschaften, Lebensdauer und Lärmvermeidung genügt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Reprofilieren mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf- Querschnittprofiles einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Umfangsfräsen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des gewünschten Profiles durch einen einzigen Umfangsfräsvorgang mehr als fünf, vorzugsweise neun, in Längsrichtung der Schiene nebeneinander liegende Frässpuren gebildet werden und daß gegebenenfalls nachfolgend ein Schleifen mindestens des Fahrspiegels, vorzugsweise des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Teiles des Schienenkopf-Querschnittsprofiles, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Spuren im Querschnitt bogenförmig und die zwischen den äußeren liegenden Spuren im Querschnitt geradlinig verlaufen, so daß das Schienenkopf-Querschnittsprofil zwischen den äußeren Spuren nach der Art eines Polygonzuges ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung der Schiene verlaufenden Welligkeiten der Spuren gegeneinander versetzt angebracht werden, so daß Täler und Spitzen einer Spur in Längsrichtung versetzt zu Tälern und Spitzen der benachbarten Spuren zu liegen kommen.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräsen der Spuren im Gleichlauf-Fräsverfahren durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung oder zur Egalisierung der in Längsrichtung der Spuren verlaufenden Welligkeit und gegebenenfalls zur Glättung oder zur Egalisierung des Polygonzuges die gefräste Schiene geschliffen wird, vorzugsweise unmittelbar nach dem Fräsen im selben Durchlauf, wobei die" Achse der Schleifscheibe mit einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene einen von 0° abweichenden Winkel einschließt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schleifscheibe mit der senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene einen Winkel α zwischen 1 und 20° einschließt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen 5 und 12° liegt, vorzugsweise bei etwa 8°.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schleifscheibe mit einer in Längsrichtung der Schiene liegenden Symmetrieebene der Schiene einen Winkel ß von etwa 90° einschließt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Schleifscheibe mit einer in Längsrichtung der Schiene liegenden Symmetrieebene einen Winkel ß kleiner als 90° und größer als 70° einschließt, wobei dieser Winkel ß auf der Seite der Fahrkante der Schiene eingehalten wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe mittels einer Schleiftiefenregelung in Richtung zur Schiene in Abhängigkeit der Schleifscheibenabnutzung nachgestellt wird, vorzugsweise automatisch.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiftiefenregelung unter Heranziehung von Meßwerten einer Messung des Durchmessers der Schleifscheibenoberfläche durchgeführt wird oder unter Heranziehung von Messdaten von Messungen des Antriebsmomentes der Schleifscheibe durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe mittels eines Abziehsteins profiliert wird, wobei der Abziehstein das Profil mindestens des Fahrspiegels der Schiene aufweist und dessen Längsrichtung mit der Schleifscheibe denselben Winkel α und ß einschließt wie die Schiene.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilieren vor Beginn des Schleifens des Fahrspiegels der Schiene und anschließend während des Schleifens nur mehr gegebenenfalls und in größeren Zeitabständen durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrelativbewegung zwischen Schiene und Fräser sowie Schleifscheibe durch Längsverschieben der Schiene gegenüber dem Fräser und der Schleifscheibe erzeugt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene unmittelbar vor Eingriff des Fräsers und unmittelbar vor Eingriff der Schleifscheibe jeweils gegen eine gegen den Fahrspiegel der Schiene gerichtete Führung gepreßt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen zur Vermeidung von Schwingungen gedämpft werden.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene unmittelbar vor Eingriff des Fräsers und unmittelbar vor Eingriff der Schleifscheibe gegen eine gegen die Fahrkante der Schiene gerichtete Seitenführung gepreßt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene unmittelbar nach dem Eingriff der Schleifscheibe gegen eine an den Fahrspiegel der Schiene gerichtete Führung gepreßt wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene unmittelbar nach dem Eingriff der Schleifscheibe gegen eine gegen die Fahrkante der Schiene gerichtete Seitenführung gepreßt wird.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräs- und Schleifspäne unmittelbar nach dem Entstehen abgesaugt werden.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifen im Gleichlaufverfahren durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrelativbewegung zwischen Schiene und Fräser sowie Schleifscheibe durch Längsbewegen des Fräsers und der Schleifscheibe entlang einer verlegten Schiene durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser sowie die Schleifscheibe gegen die Schiene bis zum Eingriff bewegt werden, wobei die Bewegung jeweils mittels einer an den Fahrspiegel der Schiene anpreßbaren Fühnmg unabhängig von der Schleiftiefenregelung begrenzt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser und die Schleifscheibe in Richtung gegen die Fahrkante der Schiene bewegbar sind, welche Bewegung jeweils mittels einer gegen die Fahrkante der Schiene gerichteten Führung begrenzt wird.
25. Schienenprofilfräser zum Fräsen mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, vorzugsweise zum Fräsen des konvexen Teiles eines Schienenkopf-Querschnittprofiles einer Schiene, für die Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser als Sandwichfräser mit einer Mehrzahl von jeweils am Umfang mit Wendeplatten versehenen Scheiben ausgebildet ist.
26. Schienenprofilfräser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser von mehr als fünf Scheiben, vorzugsweise von neun Scheiben, gebildet ist.
27. Schienenprofilfräser nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Scheiben angeordneten Wendeplatten benachbarter Scheiben umfangsmäßig versetzt angeordnet sind.
28. Schienenprofilfräser nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten als Vierfach- Wendeplatten ausgebildet sind.
29. Schienenprofilfräser nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten an radial von den Scheiben nach außen ragenden Höckern befestigt sind, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung.
30. Schienenprofilfräser nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden der Wendeplatten die Seitenflächen der Scheibe, an der sie befestigt sind, überragen.
31. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeichnet durch
• eine Einrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Schiene und dem Fräser sowie der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe,
• einen Fräserantrieb sowie bei Vorhandensein einer Schleifscheibe einen Schleifscheibenantrieb, • einen Fräser nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 30 und bei nachfolgendem Schleifen
• eine Lagerung der Achse der Schleifscheibe in einer Richtung abweichend von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung α der Schleifscheibe von der senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene zwischen 1 und 20° beträgt.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung α 5 bis 12°, vorzugsweise etwa 8°, beträgt.
34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Achse der Schleifscheibe zur Einstellung unterschiedlicher Abweichungen von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene verstellbar ist.
35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Achse der Schleifscheibe derart gestaltet ist, daß die Achse der Schleifscheibe mit einer durch die Symmetrieebene der Schiene gelegten Ebene einen Winkel ß von 90° oder einen Winkel ß zwischen 90 und 70° einschließt.
36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Nachstellen der Schleifscheibe in Abhängigkeit der Abnützung in Richtung zur Schiene vorgesehen ist, welche Einrichtung vorzugsweise eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Schleifscheibendurchmessers aufweist.
37. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 36, gekennzeichnet durch einen Abziehstein, der das Profil mindestens des Fahrspiegels der Schiene aufweist und dessen Längsrichtung denselben Winkel α und ß gegenüber der Schleifscheibe einschließt wie die Schiene.
38. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 37, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorbeibewegen einer Schiene in Richtung ihrer Längsachse an dem Fräser und der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine gegen den Fahrspiegel der Schiene gerichtete Führung umfaßt und eine Preßeinrichtung zum Anpressen der Schiene an diese Führung.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung schwingungsgedämpft ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenführung für die Schiene, die gegen die Fahrkante der Schiene gerichtet ist, sowie eine Anpreßeinrichtung zum Pressen der Schiene gegen diese Seitenführung vorgesehen sind.
42. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser und die gegebenenfalls vorhandene Schleifscheibe an einer entlang einer verlegten Schiene verfahrbaren Fahreinrichtung vorgesehen ist.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahreinrichtung mit etwa vertikal und etwa horizontal den Eingriff des Fräsers sowie der gegebenenfalls vorhandenen Schleifscheibe begrenzenden Führungen, die an der Schiene am Fahrspiegel und an der Fahrkante angreifen, versehen ist.
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