[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2456144C2 - Method of forming rail head profile - Google Patents

Method of forming rail head profile Download PDF

Info

Publication number
RU2456144C2
RU2456144C2 RU2010133032/02A RU2010133032A RU2456144C2 RU 2456144 C2 RU2456144 C2 RU 2456144C2 RU 2010133032/02 A RU2010133032/02 A RU 2010133032/02A RU 2010133032 A RU2010133032 A RU 2010133032A RU 2456144 C2 RU2456144 C2 RU 2456144C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser beam
angle
rail
profile
rail head
Prior art date
Application number
RU2010133032/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010133032A (en
Inventor
Сергей Александрович Чевычелов (RU)
Сергей Александрович Чевычелов
Сергей Геннадьевич Емельянов (RU)
Сергей Геннадьевич Емельянов
Александр Павлович Кузьменко (RU)
Александр Павлович Кузьменко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2010133032/02A priority Critical patent/RU2456144C2/en
Publication of RU2010133032A publication Critical patent/RU2010133032A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456144C2 publication Critical patent/RU2456144C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method relates to metal-working industry, particularly, to working rail head by laser. Laser beam is located at angles to axis of symmetry of machined rail, feed direction and beam rotational axis. Note here that laser power is fed in pulses with duration governed by angle of laser beam contact with processed material and laser beam rotation speed.
EFFECT: shaping rail head by concave shaping line formed in laser beam rotation.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности.The invention relates to the field of metalworking industry.

Известны способы формирования рабочего профиля головки рельсов шлифованием, строганием, фрезерованием [1].Known methods of forming the working profile of the rail head by grinding, planing, milling [1].

Способ фрезерования дисковыми профильными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами (СМП) (В23С 3/00 - RU 2001100690/02 C2, 2001), 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.The method of milling disk profile milling cutters equipped with interchangeable polyhedral inserts (SMP) (В23С 3/00 - RU 2001100690/02 C2, 2001), includes milling the rolling surface of the rail and one or two radius surfaces, conjugated with the side faces of the head. In passing milling, a rolling surface and one or both radius surfaces conjugated with the side faces of the head are simultaneously machined with a milling cutter. Previously, the radius surface of the rail head from the side of the former inoperative face can be machined with one mill.

При этом используют дисковые профильные фрезы (В23С 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.In this case, disk profile milling cutters are used (B23C 5/14 - RU 2001107733/02 C1, 2001). The milling cutter contains teeth from separate cutting inserts (SMP) mounted in sockets made in the housing, the cutting inserts being deployed relative to each other along the planes of their contact to ensure equality of the rear cutting angles in the middle of each cutting insert.

Недостатками данного способа являются сложность изготовления инструмента, низкая стойкость инструмента, обусловленная высокой твердостью обрабатываемого материала, низкое качество обработанной поверхности из-за вибраций, присущих способам с дискретным снятием припуска.The disadvantages of this method are the difficulty of manufacturing the tool, low tool life, due to the high hardness of the processed material, low quality of the treated surface due to the vibrations inherent in discrete stock removal methods.

Известен способ для шлифования рельсов и устройство для его осуществления (№2272858, RU МПК Е01В 31/13).A known method for grinding rails and a device for its implementation (No. 2272858, RU IPC EB 31/13).

Недостатком способа является низкая производительность, а для правки профильного абразивного круга требуется использование специального профильного бруска, который необходимо изготавливать для каждого профиля рельса.The disadvantage of this method is low productivity, and for editing the profile abrasive wheel requires the use of a special profile bar, which must be made for each profile of the rail.

Известен способ для шлифования рельсов [2], при котором рельсошлифовальным поездом формируется профиль головки рельсов.A known method for grinding rails [2], in which the rail-grinding train forms the profile of the rail head.

Недостатком способа является низкое качество обработанной поверхности, так как в этом способе используют не профильные абразивные круги, вследствие чего профиль головки рельса аппроксимируют дискретными прямолинейными участками, вершины которых при эксплуатации являются концентраторами напряжений, снижающими срок службы рельсов.The disadvantage of this method is the low quality of the processed surface, since non-profile abrasive circles are used in this method, as a result of which the rail head profile is approximated by discrete straight-line sections, the vertices of which during operation are stress concentrators that reduce the service life of the rails.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества обработанной поверхности, формирование требуемых физико-механических свойств поверхностного слоя, снижение затрат процесса обработки.The technical problem to which the invention is directed is to improve the quality of the treated surface, the formation of the required physical and mechanical properties of the surface layer, reducing the cost of the processing process.

Технический результат достигается тем, что в качестве инструмента используют импульсный лазерный луч, который располагают под углом относительно оси симметрии рельса, под углом к направлению подачи и под углом к оси вращения луча, после чего осуществляют формообразование профиля головки рельса вогнутой производящей линией, которую получают при перемещении импульсного лазерного луча относительно заданной оси вращения. В каждой точке профиля головки рельса импульсный лазерный луч лежит в плоскости, касательной к профилю в этой точке. Удаление припуска производится дискретно и при перемещении рельса заданный профиль формируют на всей головке рельса. При этом лазерное излучение подается импульсами, длительность которых зависит от угла контакта лазерного луча с обрабатываемым материалом и скорости вращения лазерного луча.The technical result is achieved by the fact that a pulsed laser beam is used as a tool, which is positioned at an angle relative to the axis of symmetry of the rail, at an angle to the feed direction and at an angle to the axis of rotation of the beam, after which the profile of the rail head is formed by a concave production line, which is obtained by the movement of the pulsed laser beam relative to a given axis of rotation. At each point of the rail head profile, the pulsed laser beam lies in a plane tangent to the profile at this point. The allowance is removed discretely and when moving the rail, a predetermined profile is formed on the entire rail head. In this case, the laser radiation is supplied by pulses, the duration of which depends on the angle of contact of the laser beam with the processed material and the speed of rotation of the laser beam.

В частном случае, если обрабатываемый участок профиля головки рельса задан гиперболической кривой, то траектория перемещения импульсного лазерного луча есть дуга окружности радиуса R1 (Фиг.2), в остальных случаях траектория перемещения импульсного лазерного луча определяется прямыми касательными в каждой точке обрабатываемого профиля.In the particular case, if the processed section of the rail head profile is given a hyperbolic curve, then the path of the pulsed laser beam is an arc of a circle of radius R1 (Figure 2), in other cases, the path of the pulsed laser beam is determined by the tangent lines at each point of the processed profile.

Параметры излучения назначают таким образом, чтобы при термическом воздействии на поверхность головки рельса получать требуемые физико-механические свойства поверхностного слоя при заданном качестве обработанной поверхности и максимальной производительности. Для этого в зону обработки могут быть дополнительно введены различные вещества (например, кислород).The radiation parameters are assigned in such a way as to obtain the required physicomechanical properties of the surface layer during thermal treatment of the rail head surface with a given quality of the processed surface and maximum productivity. For this, various substances (for example, oxygen) can be added to the treatment zone.

Отсутствие механического взаимодействия между рельсом и инструментом (импульсным лазерным лучом) позволяет избежать явления технологической наследственности, а следовательно, повысить качество получаемой поверхности. Затраты на обработку лазерным лучом существенно ниже, чем при фрезеровании и шлифовании.The lack of mechanical interaction between the rail and the tool (pulsed laser beam) avoids the phenomenon of technological heredity, and therefore, improve the quality of the resulting surface. The cost of processing with a laser beam is significantly lower than with milling and grinding.

Способ поясняется чертежами: на Фиг.1 изображена схема установки импульсного лазерного луча под углом к оси его вращения, на Фиг.2 изображена схема установки импульсного лазерного луча на требуемом расстоянии от оси вращения, на Фиг.3 изображена схема установки импульсного лазерного луча под углом к оси симметрии рельса, на Фиг.4 изображена схема установки импульсного лазерного луча под углом к направлению подачи, на Фиг.5 изображена схема обработки головки рельса, на Фиг.6 изображена схема формирования полного профиля головки рельса двумя импульсными лазерными лучами.The method is illustrated by drawings: in Fig. 1 shows a diagram of an installation of a pulsed laser beam at an angle to the axis of rotation, Fig. 2 shows a diagram of an installation of a pulsed laser beam at a required distance from the axis of rotation, Fig. 3 shows a diagram of an installation of a pulsed laser beam at an angle to the axis of symmetry of the rail, Figure 4 shows a diagram of the installation of a pulsed laser beam at an angle to the feed direction, Figure 5 shows a diagram of the processing of the rail head, Figure 6 shows a diagram of the formation of a full profile of the rail head by two mpulsnymi laser beams.

Практическую реализацию способа осуществляют следующим образом.The practical implementation of the method is as follows.

Импульсный лазерный луч устанавливают под углом α к оси его вращения на заданном расстоянии от лазерной головки L и на минимальном расстоянии R2 от обработанной поверхности головки рельса. Ось вращения устанавливают под углом β к оси симметрии рельса и под углом γ к направлению подачи. Затем, при вращении импульсного лазерного луча вокруг оси с частотой n, происходит формирование заданного профиля головки рельса вдоль линии контакта от начальной точки до конечной. При этом луч, перемещаясь из положения 1 в положение 2, образует угол контакта σ.The pulsed laser beam is set at an angle α to its axis of rotation at a predetermined distance from the laser head L and at a minimum distance R2 from the machined surface of the rail head. The axis of rotation is set at an angle β to the axis of symmetry of the rail and at an angle γ to the feed direction. Then, when the pulsed laser beam rotates around the axis with a frequency n, a predetermined profile of the rail head is formed along the contact line from the starting point to the end. In this case, the beam moving from position 1 to position 2 forms a contact angle σ.

При этом используют импульсную подачу энергии. Импульс подают таким образом, что он действует при вращении лазерного луча только на дуге окружности, ограниченной суммарным углом контакта σΣ.In this case, a pulsed energy supply is used. The pulse is supplied in such a way that it acts when the laser beam rotates only on an arc of a circle limited by the total contact angle σ Σ .

σΣ=σ+σ12,σ Σ = σ + σ 1 + σ 2 ,

где σ - угол контакта луча с обрабатываемой поверхностью,where σ is the angle of contact of the beam with the treated surface,

σ1 - угол врезания,σ 1 - angle of incidence,

σ2 - угол перебега.σ 2 is the angle of run.

Длительность импульса τ определяют по формуле:The pulse duration τ is determined by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где n - частота вращения луча, мин-1.where n is the beam rotation frequency, min -1 .

Расположение импульсного лазерного луча под углом β относительно оси симметрии рельса и под углом γ к направлению подачи необходимо для формирования профиля головки рельсов с различными геометрическими параметрами.The location of the pulsed laser beam at an angle β relative to the axis of symmetry of the rail and at an angle γ to the feed direction is necessary for forming the profile of the rail head with various geometric parameters.

Необходимый угол наклона импульсного лазерного луча относительно оси вращения α определяют по формуле:The required angle of inclination of the pulsed laser beam relative to the axis of rotation α is determined by the formula:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где R2, R3 - радиусы производящей поверхности, формируемой импульсным лазерным лучом, в соответствующих точках кривой профиля головки рельса, мм;where R 2 , R 3 are the radii of the producing surface formed by the pulsed laser beam at the corresponding points of the profile curve of the rail head, mm;

x3 - координата по оси Х соответствующей точки кривой профиля головки рельса, мм.x 3 - coordinate along the X axis of the corresponding point of the curve of the profile of the rail head, mm

При этом знак угла α не влияет на геометрические параметры получаемого профиля головки рельса.Moreover, the sign of the angle α does not affect the geometric parameters of the resulting rail head profile.

Траектория перемещения импульсного лазерного луча на участке суммарного угла контакта может быть дугой окружности радиуса R1, в этом случае получают участок профиля головки рельса в виде гиперболической кривой. При необходимости формирования участков профиля головки рельсов, представленных отрезком прямой, дугой окружности или другой кривой, а также их совокупностью, траектория перемещения луча в плоскости А перпендикулярной оси его вращения будет представлять собой кривую, через которую проходят все прямые, касательные к получаемому профилю головки рельса.The trajectory of the pulsed laser beam in the area of the total contact angle can be an arc of a circle of radius R1, in this case, receive a section of the profile of the rail head in the form of a hyperbolic curve. If it is necessary to form sections of the rail head profile represented by a segment of a straight line, an arc of a circle, or another curve, as well as their combination, the beam path in the plane A of the perpendicular axis of its rotation will be a curve through which all straight lines tangent to the obtained rail head profile pass .

При встречной обработке, когда вращение луча осуществляют навстречу подаче рельса, в начальной точке контакта происходит контакт луча с обработанной поверхностью. При попутной обработке, когда вращение луча осуществляют в одном направлении с подачей рельса, в начальной точке контакта происходит контакт луча с необработанной поверхностью.In counter-processing, when the beam is rotated towards the rail, at the initial point of contact, the beam contacts the treated surface. In the processing along the way, when the beam is rotated in the same direction as the rail, the beam contacts the untreated surface at the initial point of contact.

Для формирования полного профиля головки рельса от правой боковой поверхности до левой боковой поверхности без переустановки используют два импульсных лазерных луча, которые располагают слева и справа относительно оси симметрии рельса.To form a complete profile of the rail head from the right side surface to the left side surface without reinstallation, two pulsed laser beams are used, which are located on the left and right relative to the axis of symmetry of the rail.

Для формирования специальных профилей рельса используют два или более импульсных лазерных луча, которые располагают под соответствующими углами относительно оси симметрии рельса, и каждый из которых формирует часть заданного профиля головки рельса.To form special rail profiles, two or more pulsed laser beams are used, which are positioned at respective angles relative to the axis of symmetry of the rail, and each of which forms part of a given profile of the rail head.

ЛитератураLiterature

1. Мелентьев Л.П., Порошин В.П., Фадеев С.И. Содержание и ремонт рельсов. М.: Транспорт 1977. 160 с.1. Melentyev L.P., Poroshin V.P., Fadeev S.I. Maintenance and repair of rails. M .: Transport 1977.160 s.

2. Альбрехт В.Г. Профильная обработка рельсов шлифовальными поездами с активными рабочими органами. В.Г.Альбрехт, Крысанов Л.Г., Абдурашитов А.Ю., Шмига Ю.Н.; М.: ТЕХИНВЕСТ, 1999.2. Albrecht V.G. Profile processing of rails by grinding trains with active working bodies. V.G. Albrecht, Krysanov L.G., Abdurashitov A.Yu., Shmiga Yu.N.; M .: TECHINVEST, 1999.

Claims (1)

Способ формирования профиля головки рельсов, включающий поступательное перемещение рельса и обработку поверхности головки рельса инструментом для обработки, отличающийся тем, что в качестве инструмента для обработки используют импульсный лазерный луч, который ориентируют под углом относительно направления подачи рельса, под углом к оси симметрии рельса и под углом к оси вращения луча, после чего осуществляют формообразование профиля головки рельса лазерным лучом, который перемещают вокруг оси его вращения для последовательного дискретного удаления припуска с обрабатываемой поверхности головки, при этом в каждой точке профиля головки рельса лазерный луч располагают в плоскости, касательной к профилю головки в этой точке, при этом длительность импульса формообразующего лазерного излучения τ определяют по формуле:
Figure 00000003

где σΣ=σ+σ12 - суммарный угол взаимодействия луча с обрабатываемой поверхностью, причем σ - угол взаимодействия луча с обрабатываемой поверхностью, σ1 - угол врезания, σ2 - угол перебега, a n - частота вращения лазерного луча.
A method for forming a rail head profile, including translational movement of the rail and processing the surface of the rail head with a processing tool, characterized in that a pulsed laser beam is used as a processing tool, which is oriented at an angle relative to the direction of the rail feed, at an angle to the axis of symmetry of the rail and under angle to the axis of rotation of the beam, after which the profile of the rail head is formed by a laser beam, which is moved around its axis of rotation for a sequential disk re-removal of the allowance from the machined surface of the head, while at each point of the profile of the rail head the laser beam is placed in a plane tangent to the profile of the head at this point, while the pulse width of the shaping laser radiation τ is determined by the formula:
Figure 00000003

where σ Σ = σ + σ 1 + σ 2 is the total angle of interaction of the beam with the surface to be treated, and σ is the angle of interaction of the beam with the surface to be treated, σ 1 is the angle of incidence, σ 2 is the run angle, an is the frequency of rotation of the laser beam.
RU2010133032/02A 2010-08-05 2010-08-05 Method of forming rail head profile RU2456144C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133032/02A RU2456144C2 (en) 2010-08-05 2010-08-05 Method of forming rail head profile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133032/02A RU2456144C2 (en) 2010-08-05 2010-08-05 Method of forming rail head profile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010133032A RU2010133032A (en) 2012-02-10
RU2456144C2 true RU2456144C2 (en) 2012-07-20

Family

ID=45853316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010133032/02A RU2456144C2 (en) 2010-08-05 2010-08-05 Method of forming rail head profile

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456144C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113578C1 (en) * 1995-05-19 1998-06-20 Георг Робел ГмбХ энд Ко. Device for grinding rails
RU2198082C2 (en) * 2001-02-12 2003-02-10 Пензенский технологический институт Machine tool for double-side polishing of discs
RU2272858C2 (en) * 2000-07-17 2006-03-27 Линзингер Машиненбау Гезелльшафт М.Б.Х. Method of rail grinding and device for implementing the method
RU2284887C1 (en) * 2005-01-21 2006-10-10 Валентин Николаевич Смирнов Method for forming relief on surface of products
RU2287633C1 (en) * 2005-04-25 2006-11-20 Владимир Викторович Бирюлин Rail-grinding machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113578C1 (en) * 1995-05-19 1998-06-20 Георг Робел ГмбХ энд Ко. Device for grinding rails
RU2272858C2 (en) * 2000-07-17 2006-03-27 Линзингер Машиненбау Гезелльшафт М.Б.Х. Method of rail grinding and device for implementing the method
RU2198082C2 (en) * 2001-02-12 2003-02-10 Пензенский технологический институт Machine tool for double-side polishing of discs
RU2284887C1 (en) * 2005-01-21 2006-10-10 Валентин Николаевич Смирнов Method for forming relief on surface of products
RU2287633C1 (en) * 2005-04-25 2006-11-20 Владимир Викторович Бирюлин Rail-grinding machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЬБРЕХТ В.Г. Профильная обработка рельсов шлифовальными поездами с активными рабочими органами. - М.: ТЕХИНВЕСТ, 1999, с.3-5. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010133032A (en) 2012-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108698900B (en) Method for edge finishing of a glass element and glass element finished according to this method
EP2969393B1 (en) Rail re-profiling method
US20090317204A1 (en) Edge milling device
CN203471022U (en) Tool rest type milling assembly for periphery forming
RU2456144C2 (en) Method of forming rail head profile
RU2472895C2 (en) Rail head profile formation method
CN110711829B (en) Steel wire shot cutting machine
RU2607065C2 (en) Method and device for machining longitudinal edges of metal workpieces
RU2463129C1 (en) Method of machining shaped shaft with identical-width sides
CN105478818A (en) Machine tool for machining saw gaps of saw blade and saw blade with saw gaps
JP2005534523A (en) Method and apparatus for producing precision prefabricated concrete parts
RU2291929C2 (en) Method of forming profile of rail head by forming cutters furnished with change polyhedral blades and milling cutters for rail forming
RU99785U1 (en) TRAIN FOR PROCESSING THE WORKING SURFACE OF THE HEAD OF BOTH RAILS
RU2502585C1 (en) Method of cutting curved teeth
RU100934U1 (en) RAIL HEAD SURFACE MACHINE
RU2420624C2 (en) Railroad rail, procedure for treatment of hyperbolic rails and cutter for realisation of this procedure
RU2319598C2 (en) Device for working grinding wheels
RU2317876C2 (en) Mode of milling processing of two rotating bodies
RU2380471C2 (en) Method of pre-milling of railhead profile and milling tool for pre-treatment of railhead profile
RU90800U1 (en) ABRASIVE CIRCLE FOR PROCESSING RAIL HEAD
RU91913U1 (en) TOOL FOR CLEANING CYLINDRICAL GEAR WHEELS
RU2701977C1 (en) Method for electrochemical mechanical treatment of arched teeth of cylindrical gear wheels
SU810407A1 (en) Toothed gear grinding method
RU2266813C1 (en) Wooden billet turning method
RU90001U1 (en) MILL FOR PROCESSING SHAFT OF PROFILE COMPOUNDS AND LENGTH TOOL

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130806