PL208824B1 - Sposób reprofilowania co najmniej powierzchni tocznej szyny, szynowy frez profilowy do frezowania co najmniej powierzchni tocznej szyny oraz urządzenie do realizacji tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób reprofilowania co najmniej powierzchni tocznej szyny, korzystnie mającej powierzchnię toczną wypukłej części profilu poprzecznego główki szynowej, w szczególności szyny kolejowej, poprzez frezowanie obwodowe, a także szynowy frez profilowy do frezowania co najmniej powierzchni tocznej szyny oraz urządzenie do realizacji tego sposobu.

Znane jest (AT-B 388 002) reprofilowanie zużytych szyn, to znaczy zaopatrzenie ich w nowy profil, poprzez frezowanie obwodowe. Żeby ograniczyć w pewnym stopniu koszty freza, znane jest wyposażanie freza we wkładki wielopołożeniowe, które są montowane w oprawkach wstawianych następnie w gniazda korpusu frezowego. Każda z tych wkładek usytuowanych w płaszczyźnie freza obwodowego wytwarza w kierunku wzdłużnym szyny ślad frezowania.

Znana z AT-B 388 002 głowica frezowa ma komplet prostoliniowych ostrzy do frezowania główek szynowych, których profil składa się z łuków kołowych o różnych promieniach, przy czym głowica frezowa ma taką liczbę ostrzy, ile potrzeba do frezowania częściowych łuków danej główki szynowej.

Jednak frezy obwodowe tego rodzaju ze względu na liczbę zakładanych wkładek wielopołożeniowych stwarzają pewne ograniczenia wynikające z braku miejsca. Frezowanie obwodowe pozwala przewidzieć tylko małą liczbę rozłożonych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny śladów, które pozostawiają po sobie na główce szynowej wkładki wielopołożeniowe. W efekcie powierzchnia ma dużą falistość i po frezowaniu trzeba poddać główkę szynową operacji szlifowania.

Znane jest też wyposażanie freza obwodowego w wiele noży mających cały wymagany profil. Ta duża liczba noży ma zapewnić zmniejszenie różnic głębokości w kierunku wzdłużnym szyny. Przy tym wadą jest to, że zagłębienia i wybrzuszenia powstałe przy takim wyrównywaniu powierzchni rozpościerają się na całym obrabianym przekroju. Powodują one podczas przejazdu hałas i drgania i skracają ż ywotność szyny.

Celem uniknięcia tych wad i trudności istnieje zapotrzebowanie na stworzenie sposobu określonego wyżej rodzaju a także szynowego freza profilowego do realizacji tego sposobu, za pomocą którego poprzez samo frezowanie można uzyskać zarówno w kierunku wzdłużnym szyn jak też w profilu przekroju poprzecznego małą falistość powierzchni odpowiadającą przepisom użytkowników lub towarzystw kolejowych tak, że - w przypadku mniejszych wymagań, jak na przykład dla mniejszych prędkości pociągów - wystarczy samo frezowanie a dla większych prędkości ewentualnie wykonuje się później szlifowanie.

Cel ten osiągnięto za pomocą sposobu określonego wyżej rodzaju polegającego na tym, że dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego powstaje więcej niż pięć, szczególnie dziewięć, śladów frezowania usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny i w przypadku jeśli wymagane jest zmniejszenie albo wyrównywanie przebiegającej w kierunku wzdłużnym śladu frezowania falistości frezowanej szyny, to następnie w tym samym przebiegu przeprowadzane jest szlifowanie co najmniej powierzchni tocznej, szczególnie wypukłej części profilu przekroju poprzecznego główki szynowej mającej powierzchnię toczną.

Według wariantu sposobu określonego wyżej rodzaju dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego tworzonych jest dziewięć usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny śladów frezowania i następnie w tym samym przebiegu przeprowadzane jest szlifowanie co najmniej powierzchni tocznej, szczególnie wypukłej części profilu przekroju poprzecznego główki szynowej mającej powierzchnię toczną.

W korzystnym wariancie dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego za pomocą szynowego freza profilowego ukształtowanego w postaci freza warstwowego wytwarza się ponad pięć, korzystnie dziewięć śladów frezowania usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny i ewentualnie potem wykonuje się szlifowanie co najmniej powierzchni tocznej, korzystnie zawierającej tę powierzchnię toczną wypukłej części profilu poprzecznego główki szynowej.

Oba skrajne ślady mają korzystnie w przekroju kształt łukowy a ślady usytuowane między tymi skrajnymi śladami przebiegają w przekroju prostoliniowo tak, że profil przekroju poprzecznego główki szynowej między skrajnymi śladami ma kształt podobny do ciągu wielokątowego.

Korzystne jest, że frezowanie śladów prowadzi się metodą frezowania współbieżnego.

Jak wspomniano wyżej, w przypadku większych wymagań, jak na przykład wyższych prędkości jazdy, frezowanie według wynalazku uzupełnia się procesem szlifowania, który jest znamienny tym, że dla zmniejszenia lub wyrównania falistości przebiegającej w kierunku wzdłużnym śladów i ewentualnie dla wygładzenia lub wyrównania ciągu wielokątowego szlifuje się frezowaną szynę, korzystnie tuż po

PL 208 824 B1 frezowaniu w tym samym przebiegu, przy czym oś ściernicy tworzy z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny kąt różniący się od 0°, korzystnie zawierający się między 1° a 20°, zwłaszcza między 5° a 12°, a szczególnie korzystnie kąt ten wynosi około 8°.

Korzystne jest to, że oś ściernicy tworzy z linią przecięcia płaszczyzny symetrii położonej w kierunku wzdłużnym szyny z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny kąt wynoszący około 90°, zwłaszcza mniejszy od 90° i większy niż 70°, przy czym kąt ten jest zachowany po stronie krawędzi jezdnej szyny.

Korzystnie w sposobie według wynalazku ściernicę zależnie od jej zużycia nastawia się w kierunku szyny, korzystnie automatycznie, za pomocą układu regulacji głębokości szlifowania, przy czym układ ten działa z wykorzystaniem wartości pomiaru średnicy powierzchni ściernicy lub z wykorzystaniem danych pomiarowych momentu napędowego ściernicy. Ściernicę profiluje się za pomocą osełki, przy czym osełka ta ma profil odpowiadający, co najmniej powierzchni tocznej szyny i kierunek wzdłużny tej osełki tworzy ze ściernicą te same kąty jak szyna.

Korzystne jest, że profilowanie prowadzi się przed rozpoczęciem szlifowania powierzchni tocznej szyny, następnie podczas szlifowania prowadzi się je tylko sporadycznie i w większych odstępach czasu.

W sposobie wedł ug wynalazku korzystnie również wzdł uż ny ruch wzglę dny mię dzy szyną i frezem a także ściernicą wytwarza się przez wzdłużne przesuwanie szyny względem freza i ściernicy.

Korzystne jest, że szynę tuż przed przystawieniem freza i tuż przed przystawieniem ściernicy dociska się każdorazowo do prowadnicy zwróconej ku powierzchni tocznej szyny, przy czym prowadnice są wytłumione celem uniknięcia drgań. Szynę tuż przed przystawieniem freza i tuż przed przystawieniem ściernicy korzystnie dociska się również do bocznej prowadnicy zwróconej ku krawędzi jezdnej szyny i tuż po przystawieniu ściernicy szynę dociska się do następnej prowadnicy zwróconej ku powierzchni tocznej szyny i do bocznej prowadnicy zwróconej ku krawędzi jezdnej szyny.

Korzystne jest również to, że wióry frezarskie i wióry szlifierskie poddaje się odsysaniu zaraz po ich powstaniu oraz że szlifowanie prowadzi się metodą współbieżną.

Wzdłużny ruch względny między szyną i frezem oraz ściernicą realizuje się korzystnie poprzez ruch freza i ściernicy wzdłuż ułożonej szyny i gdy zarówno frez jak i ściernica poruszają się ku szynie aż do zetknięcia z szyną, to ruch ten jest ograniczony każdorazowo przez prowadnicę dociskaną do powierzchni tocznej szyny niezależnie od regulacji głębokości szlifowania, a gdy frez i ściernica poruszają się w kierunku krawędzi jezdnej szyny, to ruch ten jest ograniczony każdorazowo przez prowadnicę zwróconej ku krawędzi jezdnej szyny.

Szlifowanie główek szynowych - bez uprzedniego frezowania - jest w zasadzie znane z DE-C 44 37 585, US-A 4 583 327 i EP-A 0 843 043, przy czym znane jest też zastosowanie ściernicy, której oś jest odchylona po pierwsze od płaszczyzny symetrii przebiegającej wzdłuż szyny i po drugie od linii przecięcia tej płaszczyzny symetrii z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny. Aby zapewnić nieco większe usuwanie materiału szyny w jednym przejściu narzędzia przewidziano według stanu techniki kilka lub też pewną liczbę ściernic.

Zgodny z wynalazkiem szynowy frez profilowy do frezowania co najmniej powierzchni tocznej szyny, w szczególności szyny kolejowej, korzystnie do frezowania wypukłej części profilu przekroju poprzecznego główki szynowej, do realizacji sposobu według jednego albo kilku z zastrzeżeń 1 do 24, jest znamienny tym, że frez ten jest ukształtowany jako frez warstwowy z więcej niż pięcioma tarczami wyposażonymi każdorazowo na obwodzie we wkładki wielopołożeniowe.

Korzystne jest, że szynowy frez profilowy jest utworzony z ponad pięciu tarcz, zwłaszcza z dziewięciu tarcz, na których umieszczone są wkładki wielopołożeniowe i te wkładki sąsiednich tarcz są przemieszczone obwodowo oraz są one ukształtowane jako wkładki czterokrotne. Wkładki wielopołożeniowe są umocowane na wystających z tarcz promieniowo na zewnątrz występach, korzystnie za pomocą połączenia śrubowego i ostrza wkładek wielopołożeniowych wystają poza boczne powierzchnie tarczy, na której są zamocowane.

Urządzenie do realizacji zgodnego z wynalazkiem sposobu charakteryzuje się:

• zespołem jezdnym do wytwarzania ruchu względnego między szyną i frezem a także istniejącą ewentualnie ściernicą, • napę dem freza a takż e w razie istnienia ś ciernicy napę dem ś ciernicy, • frezem według jednego albo kilku z zastrzeżeń 25 do 30 i przy następującym potem szlifowaniu, • ułoż yskowaniem osi ściernicy w kierunku odchylonym od płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny.

PL 208 824 B1

W urządzeniu według wynalazku korzystne jest, że odchylenie osi ściernicy od płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny wynosi między 1 a 20°, zwłaszcza między 5 a 12° i szczególnie korzystnie około 8°.

Korzystne jest również, że ułożyskowanie osi ściernicy jest regulowane celem nastawienia różnych odchyleń od płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny i jest ono ukształtowane tak, że oś ściernicy tworzy z linią przecięcia płaszczyzny symetrii szyny i płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny kąt równy 90° albo kąt wynoszący od 90 do 70°.

Korzystne jest, że jest przewidziany zespół do ustawiania ściernicy w kierunku szyny w zależności od zużycia ściernicy, który to zespół ma korzystnie miernik do wyznaczania średnicy ściernicy.

Urządzenie według wynalazku może mieć korzystnie osełkę, która z kolei ma profil odpowiadający co najmniej powierzchni tocznej szyny i której kierunek wzdłużny tworzy względem ściernicy te same kąty co szyna. Urządzenie według wynalazku może mieć również zespół do przesuwania szyny w kierunku jej osi wzdłu żnej przy frezie i ewentualnie istniej ącej ściernicy i który to zespół ma prowadnicę zwróconą ku powierzchni tocznej szyny oraz inny zespół dociskający szynę do tej prowadnicy, a sama prowadnica ma wytł umione drgania. Oprócz wspomnianej powyż ej prowadnicy jest przewidziana również boczna prowadnica szyny, która jest zwrócona ku krawędzi jezdnej szyny, a także zespół dociskający szynę do tej bocznej prowadnicy.

Korzystne jest, że frez i ewentualnie istniejąca ściernica są przewidziane na zespole jezdnym poruszającym się wzdłuż ułożonej szyny, który jest wyposażony w ograniczające w przybliżeniu pionowo i poziomo przystawianie freza oraz istniejącej ewentualnie ściernicy prowadnice, które stykają się z szyną na powierzchni tocznej i przy krawędzi jezdnej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku widziane z boku, fig. 2 - schematyczny widok z góry w kierunku strzałki II zaznaczonej na fig. 1, fig. 3 - wariant urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 4 -szynę kolejową w różnych stanach zużycia w przekroju, fig. 5 - przystawienie ś ciernicy do ukazanej w przekroju szyny kolejowej zgodnie ze sposobem wed ł ug wynalazku, natomiast zgodny z wynalazkiem szynowy frez profilowy uwidoczniono na fig. 6 do 8, przy czym fig. 6 przedstawia frez w stanie zmontowanym w częściowym przekroju, fig. 7 - frez rozłożony na jego poszczególne detale i fig. 8 - tarczę freza w widoku z boku w kierunku strzałki VIII z fig. 7.

Na fig. 4 przedstawiono w przekroju szynę 1 w różnych stanach zużycia. Osadzona na szyjce 2 główka szynowa 3 ma w stanie nowym zaznaczoną linią A wypukłą część 5 przekroju z powierzchnią toczną 4, po której toczy się koło pojazdu szynowego. W wyniku zużycia ta wypukła część 5 przekroju główki szynowej 3 ma kształt zaznaczony linią B. Gdy szyna 1 ma ten kształt, lub odpowiednio wcześniej w przypadku szyn przeznaczonych do dużych prędkości, następuje dodatkowa obróbka szyny 1 tak, że wypukła część 5 główki szynowej 3, co najmniej jednak powierzchnia toczna 4, odzyskuje w jak największym przybliżeniu pierwotny stan, to znaczy pierwotny kształt przekroju - zaznaczony linią C. Przy tym trzeba zachować określone tolerancje według przepisów użytkownika lub towarzystwa kolejowego albo ponadregionalnej normy, jak na przykład cen DRAFT pr EN 13674-1, przy czym tolerancje te mają rząd wielkości od 1 do 3 dziesiątych milimetra. Istotne jest przy tym, żeby poddać dodatkowej obróbce krawędź jezdną 6 szyny 1 i powierzchnie toczną 4.

Jak widać na fig. 4 - zależnie od zużycia szyny - trzeba zdjąć dość dużo materiału, co w przypadku szyn ułożonych należy wykonać szybko i efektywnie, żeby ruch kolejowy ulegał zakłóceniom w jak najmniejszym stopniu.

Figury 1 i 2 przedstawiają zgodne z wynalazkiem urządzenie, które jest nieruchome i przy którym przebiega obrabiana szyna 1. Fig. 3 przedstawia zgodne z wynalazkiem urządzenie, które jest zamontowane w pojeździe, na przykład na lokomotywie tak, że za pomocą tego urządzenia można obrabiać już ułożone szyny. Przy tym to zgodne z wynalazkiem urządzenie jest podwójne tak, że można obrabiać na gotowo w jednym przejeździe zarówno lewą jak i prawą szynę. Jednakowe części urządzenia stacjonarnego i urządzenia ruchomego oznaczono identycznymi odnośnikami.

Przez 7 oznaczono jednostkę frezarską, której szynowy frez profilowy 8 ma postać freza obwodowego i jest dalej opisany szczegółowo. Szynowy frez profilowy 8 jest napędzany poprzez napęd 9 w postaci silnika napędowego i przekładni 10, przy czym kierunek obrotów jest dobrany tak, że szyna 1 jest obrabiana metodą frezowania współbieżnego. W bezpośrednim sąsiedztwie jednostki frezarskiej 7 przewidziano jednostkę szlifierską 11, której ściernica 12 jest obracana napędem 13, korzystnie również w takim samym kierunku jak szynowy frez profilowy 8 tak, że na szynie 1 odbywa się szlifowanie współbieżne. Ściernica 12 jest wyposażona w układ 14 regulacji głębokości szlifowania tak,

PL 208 824 B1 że ściernica 12 może być nastawiana w sposób ciągły względem szyny 1 stosownie do zużycia ściernicy. Ten układ 14 regulacji głębokości szlifowania ma miernik do pomiaru zmniejszającej się stale średnicy obwodu ściernicy 12, przy czym może on też wykorzystywać dane z pomiarów momentu napędowego.

Zarówno wióry frezarskie jak i wióry szlifierskie są odsysane zaraz po ich powstaniu, mianowicie przez urządzenia odsysające 15 i 16.

Tuż przed jednostką frezarską 7 i tuż za jednostką szlifierską 11 są przewidziane prowadnice 17 dla szyny 1, do których szyna 1 jest dociskana przez zespół 18 dociskający w postaci rolek, przy czym dociskana jest co najmniej powierzchnia toczna 4 szyny 1, korzystnie wierzchołek główki szynowej 3. Ponadto wzdłuż urządzenia jest przewidziana boczna prowadnica 19 w postaci krążków prowadzących działająca z obu stron na główkę szynową 3, przy czym przylegająca od strony krawędzi jezdnej 6 szyny 1 boczna prowadnica 19 w postaci krążków prowadzących ma ustalone położenie. Szyna jest dociskana do tej ustalonej bocznej prowadnicy 19 w postaci krążków prowadzących przez przylegającą do niej po drugiej stronie boczną prowadnicę 19 w postaci krążków prowadzących, w związku z czym szyna 1 zajmuje dokładne położenie względem jednostki frezarskiej i jednostki szlifierskiej.

Między jednostką frezarską 7 i jednostką szlifierską 11 przewidziano następną prowadnicę 20, która jest wyposażona w tłumienie dla wyeliminowania drgań na szynie 1 powodowanych przez frez.

Jak widać zwłaszcza na fig. 2, oś 21 ściernicy jest nachylona względem płaszczyzny 22 prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny o kąt α, który jest większy od 0°, korzystnie wynosi 1 - 20°, w zależności od istniejącego przed szlifowaniem stanu szyny 1. Gdy główka szynowa 3 już przed szlifowaniem ma w wyniku frezowania przekrój poprzeczny zbliżony do idealnego, albo gdy nowa szyna 1 ma jeszcze naskórek walcowniczy, to kąt α celowo wynosi 5 - 12°, idealnie wynosi on 8°. Gdy jednak stan przekroju poprzecznego odbiega nieco od idealnego przekroju, na przykład po obróbce zgrubnej, to dla zapewnienia optymalnej wydajności skrawania i dużej trwałości ściernicy jest celowy mniejszy kąt α, korzystnie 1 - 6°.

Nowa ściernica 12 jest już wstępnie wyprofilowana, to znaczy ma profil prawie odpowiadający szynie 1. Żeby wytworzyć dokładnie taki dopasowany profil, przewidziano korzystnie obciągacz 23 z osełką 24, która jest dociskana do obwodu ściernicy 12. Osełka ta ma dokładnie wymagany profil i tworzy ona ze ściernicą również kąt α. Osełka 24 przed rozpoczęciem szlifowania pierwszej szyny 1 jest dociskana do ściernicy 12, aż przyjmie ona jej profil.

Podczas szlifowania szyny 1 osełka 24 może być odciągnięta od ściernicy 12, ponieważ ściernica profiluje się sama na wstępny profil, to znaczy na frezowanej powierzchni główki szynowej lub też na mającej jeszcze naskórek walcowniczy powierzchni główki szynowej. Podczas obróbki główki szynowej 3 osełka może być przystawiona tymczasowo do ściernicy 12 celem jej naostrzenia.

Do nastawienia dokładnego profilu ściernicy 12 można też użyć szynę 1, o ile jest ona wyfrezowana dostatecznie dokładnie albo ma jeszcze naskórek walcowniczy.

Gdy, jak w przedstawionym przykładzie realizacji, jest szlifowana wyfrezowana powierzchnia główki szynowej, to zadaniem profilowanej ściernicy 12 jest jeszcze tylko wygładzenie fal stworzonych przez szynowy warstwowy frez profilowy 8 i wytworzenie obrazu szlifu wzdłużnego.

Dzięki zgodnemu z wynalazkiem skośnemu ustawieniu ściernicy 12 uzyskuje się szczególnie dobre warunki przystawienia narzędzia do obrabianego przedmiotu i wysoką efektywność wygładzania. Styk skośnie ustawionej ściernicy 12 przedstawiono na fig. 5. Można zauważyć, że skośne ustawienie daje korzystny kąt przystawienia krawędzi skrawającej, zwłaszcza na przejściu wypukłej części 5 główki szynowej 3 w powierzchnie boczne 25 tej główki szynowej 3. Te korzystne warunki zetknięcia pozwalają też na dostatecznie duże usuwanie materiału przy bardzo dobrej charakterystyce termicznej tak, że nie ma przypalania szlifowanej powierzchni. Poza tym uzyskuje się przez to bardzo dobrą trwałość ściernicy 12.

Korzystnie jest, gdy oś 21 ściernicy 12 jest również nachylona względem płaszczyzny 26 symetrii wzdłużnej szyny, mianowicie o kąt β, który wynosi 1 - 20°.

Jeżeli za pomocą urządzenia według wynalazku mają być obrabiane szyny o różnym profilu, to celowo oś 21 ściernicy 12 może być przestawna w tym urządzeniu.

W odmianie realizacji przedstawionej na fig. 3 jednostka frezarska 7 i jednostka szlifierska 11 są zamontowane na zespole 27 jezdnym w postaci pojazdu szynowego. Szynowy frez profilowy 8 i ściernica 12 są poruszane za pomocą zespołów 28 nastawczych w przybliżeniu prostopadle do szyny 1, aż prowadnice 17 i 20 dojdą do główki szynowej 3. Możliwy jest też ruch jednostki szlifierskiej 11 i jednostki

PL 208 824 B1 frezarskiej 7 w kierunku bocznym do krawędzi jezdnej 6, aż boczna prowadnica 19 w postaci krążków prowadzących zetknie się z główką szynową 3.

Zgodny z wynalazkiem szynowy frez profilowy 8 jest zbudowany jako frez warstwowy, to znaczy składa się on z tarcz 30 ukształtowanych jako tarcze pierścieniowe. Każda z tych pierścieniowych tarcz 30, jak to opisano niżej, utrzymuje wiele wielopołożeniowych wkładek 31, które są wykonane ze spieku twardego, ceramiki lub podobnego materiału. Jak pokazano na fig. 6, pierścieniowe tarcze 30 są zamocowane na rdzeniu frezowym 32 za pomocą połączenia śrubowego 33 i są wzajemnie wycentrowane za pomocą kilku kołków centrujących 34 i są zabezpieczone wzajemnie następnymi śrubami 35.

W przedstawionym przykładzie realizacji przewidziano dziewięć pierścieniowych tarcz 30, przy czym obie skrajne pierścieniowe tarcze 30 utrzymują wkładki poczwórne, których ostrza są ukształtowane łukowo i które służą do frezowania, to znaczy wytworzenia śladu frezowania, w pobliżu krawędzi jezdnej 6. Pierścieniowe tarcze 30 umieszczone między skrajnymi pierścieniowymi tarczami 30 są zaopatrzone na zewnętrznym obwodzie 36 w wystające ponad ten obwód 36 występy 37, które tworzą jedną część z pierścieniowymi tarczami 30. Występy 37 stanowią obsadę dla poczwórnych wielopołożeniowych wkładek 31, które mają jednak ostrza proste. Dzięki występom 37 przewidzianym na pierścieniowych tarczach 30 są utworzone między wielopołożeniowymi wkładkami 31 duże kieszenie wiórowe 38.

Wszystkie wielopołożeniowe wkładki 31 są zamocowane na pierścieniowych tarczach 30 korzystnie za pomocą połączeń śrubowych, ale można byłoby też zastosować połączenia zaciskowe. Każde z ostrzy wielopołożeniowych wkładek 31 pierścieniowych tarcz 30 umieszczonych między skrajnymi pierścieniowymi tarczami 30 wystaje swoją krawędzią skrawającą poza powierzchnie boczne pierścieniowej tarczy 30, na której jest zamocowane. Umieszczone na pierścieniowych tarczach 30 wielopołożeniowe wkładki 31 sąsiednich pierścieniowych tarcz 30 są umieszczone z obwodowym przemieszczeniem tak, że wielopołożeniowe wkładki 31 sąsiedniej tarczy pierścieniowej są rozmieszczone obwodowo między wielopołożeniowymi wkładkami 31 pierwszej pierścieniowej tarczy 30.

Zgodny z wynalazkiem szynowy warstwowy frez profilowy 8 umożliwia wyfrezowanie na główce szynowej 3 wielu - nawet ponad dziewięć - śladów rozciągających się w kierunku wzdłużnym szyny 1, co pozwala uzyskać bardzo dużą dokładność frezowanego profilu przekroju poprzecznego, to znaczy uzyskuje się bardzo duże przybliżenie do idealnego profilu przekroju główki szynowej 3. W przypadku mniejszych wymagań, na przykład dla niezbyt dużych prędkości jazdy, wystarczy reprofilowanie główek szynowych 3 za pomocą zgodnego z wynalazkiem szynowego freza profilowego 8 lub też sposobem według wynalazku, bez konieczności późniejszego szlifowania. W razie większych wymagań poddaje się frezowane ślady operacji szlifowania, jak to opisano wyżej.

Istotną zaletą zgodnego z wynalazkiem przebiegu szlifowania jest liczba usytuowanych obok siebie śladów frezowania, które mogą być wyfrezowane w j ednej operacji na główce szynowej 3. Szczególnie korzystne jest skojarzenie zgodnego z wynalazkiem frezowania z przebiegiem szlifowania według wynalazku, dzięki czemu można uzyskać wysoką wydajność usuwania materiału nawet w przypadku bardzo zużytych szyn. Sposób frezowania według wynalazku pozwala też uzyskać powierzchnię szyny odpowiadającą w znacznej mierze wymaganemu profilowi szyny, w związku z czym potrzebne jest czasem tylko niewielkie oszlifowanie, to znaczy szlifowanie ze stosunkowo małym usuwaniem materiału.

Dzięki temu możliwe jest skojarzenie frezowania i szlifowania w jednym przebiegu, po którym powierzchnia toczna lub też obrabiana część główki szynowej spełnia najwyższe wymagania w zakresie właściwości jezdnych, trwałości i obniżenia hałasu.

Claims (43)

1. Sposób reprofilowania co najmniej powierzchni tocznej szyny, korzystnie mającej powierzchnię toczną wypukłej części profilu przekroju poprzecznego główki szynowej, w szczególności szyny kolejowej, poprzez frezowanie obwodowe, znamienny tym, że dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego powstaje więcej niż pięć, szczególnie dziewięć, śladów frezowania usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny (1) i w przypadku jeśli wymagane jest zmniejszenie albo wyrównywanie przebiegającej w kierunku wzdłużnym śladu frezowania falistości frezowanej szyny, to następnie w tym samym przebiegu prowadzi się szlifowanie co najmniej

PL 208 824 B1 powierzchni tocznej (4), szczególnie wypukłej części (5) profilu przekroju poprzecznego główki szynowej mającej powierzchnię toczną (4).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego tworzonych jest dziewięć usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny (1) śladów frezowania i następnie w tym samym przebiegu prowadzi się szlifowanie co najmniej powierzchni tocznej (4), szczególnie wypukłej części (5) profilu przekroju poprzecznego główki szynowej mającej powierzchnię toczną (4).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla uzyskania wymaganego profilu w jednym przebiegu frezowania obwodowego powstaje za pomocą szynowego freza profilowego (8) ukształtowanego w postaci freza warstwowego więcej niż pięć, korzystnie dziewięć śladów frezowania usytuowanych obok siebie w kierunku wzdłużnym szyny (1), przy czym ewentualnie wykonuje się następnie szlifowanie co najmniej powierzchni tocznej (4), korzystnie zawierającej powierzchnię toczną (4) wypukłej części (5) profilu przekroju poprzecznego główki szynowej.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że oba skrajne ślady mają w przekroju kształt łukowy a ślady usytuowane między tymi skrajnymi śladami przebiegają w przekroju prostoliniowo tak, że profil przekroju poprzecznego główki szynowej między skrajnymi śladami ma kształt podobny do ciągu wielokątowego.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że frezowanie śladów prowadzi się metodą frezowania współbieżnego.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że dla zmniejszenia lub wyrównania powodowanej frezowaniem falistości przebiegającej w kierunku wzdłużnym śladów i ewentualnie dla wygładzenia lub wyrównania ciągu wielokątowego szlifuje się frezowaną szynę, korzystnie tuż po frezowaniu w tym samym przebiegu, przy czym oś (21) ściernicy (12) - jak wiadomo tworzy z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny (1) kąt α inny niż 0°, korzystnie kąt α wynosi 1 - 20°.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że kąt α wynosi 5 - 12°, korzystnie około 8°.

8. Sposób według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że oś (21) ściernicy (12) - jak wiadomo - tworzy z l inią przecięcia płaszczyzny symetrii położonej w kierunku wzdłużnym szyny (1) z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny (1) kąt β wynoszący około 90°.

9. Sposób według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że oś (21) ściernicy (12) tworzy z linią przecięcia płaszczyzny symetrii położonej w kierunku wzdłużnym szyny (1) z płaszczyzną prostopadłą do kierunku wzdłużnego szyny (1) kąt β mniejszy od 90° i większy niż 70°, przy czym ten kąt β jest zachowany po stronie krawędzi jezdnej (6) szyny (1).

10. Sposób według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienny tym, że ściernicę (12) zależnie od jej zużycia nastawia się w kierunku szyny (1), korzystnie automatycznie, za pomocą układu (14) regulacji głębokości szlifowania.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że układ (14) regulacji głębokości szlifowania działa z wykorzystaniem wartości pomiaru średnicy powierzchni ściernicy lub z wykorzystaniem danych pomiarowych momentu napędowego ściernicy (12).

12. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, znamienny tym, że ściernicę (12) profiluje się za pomocą osełki (24), przy czym osełka ta ma profil odpowiadający co najmniej powierzchni tocznej (4) szyny (1) i kierunek wzdłużny tej osełki tworzy ze ściernicą (12) ten sam kąt α i β jak szyna (1).

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że profilowanie prowadzi się przed rozpoczęciem szlifowania powierzchni tocznej (4) szyny (1), następnie podczas szlifowania prowadzi się je tylko sporadycznie i w większych odstępach czasu.

14. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 13, znamienny tym, że wzdłużny ruch względny między szyną (1) i szynowym frezem profilowym (8) a także ściernicą (12) wytwarza się przez wzdłużne przesuwanie szyny (1) względem szynowego freza profilowego (8) i ściernicy (12).

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że szynę (1) tuż przed przystawieniem szynowego freza profilowego (8) i tuż przed przystawieniem ściernicy (12) dociska się każdorazowo do prowadnicy (17, 20) zwróconej ku powierzchni tocznej (4) szyny (1).

16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że prowadnice (17, 20) są wytłumione celem uniknięcia drgań.

PL 208 824 B1

17. Sposób według zastrz. 14 albo 15, albo 16, znamienny tym, że szynę (1) tuż przed przystawieniem szynowego freza profilowego (8) i tuż przed przystawieniem ściernicy (12) dociska się do bocznej prowadnicy (19) zwróconej ku krawędzi jezdnej (6) szyny.

18. Sposób według zastrz. 14 albo 15, albo 16, albo 17, znamienny tym, że szynę (1) tuż po przystawieniu ściernicy (12) dociska się do następnej prowadnicy (17) zwróconej ku powierzchni tocznej (4) szyny (1).

19. Sposób według zastrz. 14 albo 15, albo 16, albo 17, albo 18, znamienny tym, że szynę (1) tuż po przystawieniu ściernicy (12) dociska się do bocznej prowadnicy (19) zwróconej ku krawędzi jezdnej (6) szyny (1).

20. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, albo 14, albo 15, albo 16, albo 17, albo 18, albo 19, znamienny tym, że wióry frezarskie i wióry szlifierskie poddaje się odsysaniu zaraz po ich powstaniu.

21. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, albo 14, albo 15, albo 16, albo 17, albo 18, albo 19, albo 20, znamienny tym, że szlifowanie prowadzi się metodą współbieżną.

22. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienny tym, że wzdłużny ruch względny między szyną (1) i szynowym frezem profilowym (8) oraz ściernicą (12) realizuje się poprzez ruch szynowego freza profilowego (8) i ściernicy (12) wzdłuż ułożonej szyny (1).

23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że szynowy frez profilowy (8) oraz ściernica (12) poruszają się ku szynie aż do zetknięcia z szyną (1), przy czym ruch ten jest ograniczony każdorazowo przez prowadnicę (17, 20) dociskaną do powierzchni tocznej (4) szyny (1) niezależnie od układu (14) regulacji głębokości szlifowania.

24. Sposób według zastrz. 22 albo 23, znamienny tym, że szynowy frez profilowy (8) i ściernica (12) poruszają się w kierunku krawędzi jezdnej (6) szyny (1), przy czym ruch ten jest ograniczony każdorazowo przez boczną prowadnicę (19) zwróconej ku krawędzi jezdnej (6) szyny (1).

25. Szynowy frez profilowy do frezowania co najmniej powierzchni tocznej szyny, w szczególności szyny kolejowej, korzystnie do frezowania wypukłej części profilu przekroju poprzecznego główki szynowej, do realizacji sposobu zdefiniowanego w jednym albo kilku z zastrzeżeń 1 do 24, znamienny tym, że szynowy frez profilowy (8) jest ukształtowany jako frez warstwowy z wieloma tarczami (30) wyposażonymi każdorazowo na obwodzie w wielopołożeniowe wkładki (31).

26. Szynowy frez profilowy według zastrz. 25, znamienny tym, że szynowy frez profilowy (8) jest utworzony z ponad pięciu tarcz (30), korzystnie z dziewięciu tarcz (30).

27. Szynowy frez profilowy według zastrz. 25 albo 26, znamienny tym, że umieszczone na tarczach (30) wielopołożeniowe wkładki (31) sąsiednich tarcz są przemieszczone obwodowo.

28. Szynowy frez profilowy według jednego albo kilku z zastrz. 25 do 27, znamienny tym, że wielopołożeniowe wkładki (31) są ukształtowane jako wkładki czterokrotne.

29. Szynowy frez profilowy według zastrz. 25 albo 26, albo 27, albo 28, znamienny tym, że wielopołożeniowe wkładki (31) są umocowane na wystających z tarcz promieniowo na zewnątrz występach (37), korzystnie za pomocą połączenia śrubowego.

30. Szynowy frez profilowy według zastrz. 25 albo 26, albo 27, albo 28, albo 29, znamienny tym, że ostrza wielopołożeniowych wkładek (31) wystają poza boczne powierzchnie tarczy (30), na której są zamocowane.

31. Urządzenie do realizacji sposobu zdefiniowanego w jednym albo kilku z zastrzeżeń 1 do 24, znamienne tym, że ma zespół (27) jezdny do wytwarzania ruchu względnego między szyną (1) i szynowym frezem profilowym (8) a także istniejącą ewentualnie ściernicą (12), napęd (9) freza a także w razie istnienia ściernicy (12) napęd (13) ściernicy, szynowy frez profilowy (8) zdefiniowany w zastrzeżeniach 25 i 30 oraz przy następującym potem szlifowaniu ma ułożyskowanie osi (21) ściernicy (12) w kierunku odchylonym od płaszczyzny (22) prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny.

32. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że odchylenie α osi (21) ściernicy (12) od płaszczyzny (22) prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny (1) wynosi 1 - 20°.

33. Urządzenie według zastrz. 32, znamienne tym, że odchylenie α wynosi 5 - 12°, korzystnie około 8°.

34. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, znamienne tym, że ułożyskowanie osi (21) ściernicy (12) jest regulowane celem nastawienia różnych odchyleń od płaszczyzny (22) prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny (1).

PL 208 824 B1

35. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, albo 34, znamienne tym, że ułożyskowanie osi ściernicy jest ukształtowane tak, że oś (21) ściernicy (12) tworzy z linią przecięcia płaszczyzny symetrii szyny (1) i płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzdłużnego szyny (1) kąt β równy 90° albo kąt β wynoszący od 90 do 70°.

36. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, albo 34, albo 35, znamienne tym, że jest przewidziany zespół (28) do ustawiania ściernicy (12) w kierunku szyny (1) w zależności od zużycia ściernicy, który to zespół (28) ma korzystnie miernik do wyznaczania średnicy ściernicy.

37. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, albo 34, albo 35, albo 36, znamienne osełką (24), która ma profil odpowiadający co najmniej powierzchni tocznej (4) szyny (1) i której kierunek wzdłużny tworzy względem ściernicy (12) ten sam kąt α i β co szyna (1).

38. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, albo 34, albo 35, albo 36, albo 37, znamienne zespołem do przesuwania szyny (1) w kierunku jej osi wzdłużnej przy szynowym frezie profilowym (8) i ewentualnie istniejącej ściernicy (12).

39. Urządzenie według zastrz. 38, znamienne tym, że ten zespół ma prowadnicę (17, 20) zwróconą ku powierzchni tocznej (4) szyny (1) oraz zespół (18) dociskający szynę (1 do tej prowadnicy (17).

40. Urządzenie według zastrz. 39, znamienne tym, że prowadnica (17, 20) ma wytłumione drgania.

41. Urządzenie według zastrz. 39 albo 40, znamienne tym, że jest przewidziana boczna prowadnica (19) szyny (1), która jest zwrócona ku krawędzi jezdnej (6) szyny (1), a także zespół (18) dociskający szynę (1) do tej bocznej prowadnicy (19).

42. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, albo 33, albo 34, albo 35, albo 36, albo 37, znamienne tym, że szynowy frez profilowy (8) i ewentualnie istniejąca ściernica (12) są przewidziane na zespole (27) jezdnym poruszającym się wzdłuż ułożonej szyny (1).

43. Urządzenie według zastrz. 42, znamienne tym, że zespół (27) jezdny jest wyposażony w ograniczające w przybliżeniu pionowo i poziomo przystawianie szynowego freza profilowego (8) oraz istniejącej ewentualnie ściernicy (12) prowadnice (17, 20, 19), które stykają się z szyną (1) na powierzchni tocznej (4) i przy krawędzi jezdnej (6).