梳子型道岔高錳鋼復(fù)合轍叉及尖軌轉(zhuǎn)轍器工藝難點控制

周健

[摘? ? 要]本文在對梳子型道岔產(chǎn)品中的復(fù)合轍叉及尖軌轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，通過對其中難點分析和刀具加工計算，確定了最終解決方案。梳子型道岔各產(chǎn)品的試制加工，充分利用了現(xiàn)有的設(shè)備、工裝和刀具，并成功設(shè)計和運用了新型刀具，為以后批量產(chǎn)品和類似產(chǎn)品的加工提供了借鑒。

[關(guān)鍵詞]梳子型道岔;復(fù)合轍叉;尖軌轉(zhuǎn)轍器;工藝;刀具

[中圖分類號]U213.62 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–02

Process Difficulty Control of Comb Turnout High Manganese

Steel Composite Frog and Switch Switch

Zhou Jian

[Abstract]Based on the detailed analysis of the structural characteristics of composite frog and switch rail switch in comb turnout products， the final solution is determined through the analysis of difficulties and tool processing calculation. The trial production and processing of comb turnout products make full use of the existing equipment， tooling and cutting tools， and successfully design and use new cutting tools， which provides a reference for the processing of batch products and similar products in the future.

[Keywords]comb turnout; Compound frog; Switch rail switch; workmanship tool

梳子型道岔是用于地鐵車輛進(jìn)出各條停車線的一種特殊道岔，由于道岔布置相對集中，能夠大規(guī)模節(jié)約用地。應(yīng)用在站場內(nèi)，能夠提高站場布置的靈活性。采用貫通式布置，可以大大提高車場調(diào)車效率。青島現(xiàn)代有軌電車50 kg/m鋼軌梳子型道岔是我國第一組梳子型道岔，2014年12月在中鐵山橋集團(tuán)有限公司試制完成，為國內(nèi)首創(chuàng)。梳子型道岔試鋪效果如圖1所示。

梳子型道岔包括一組尖軌，兩組復(fù)合轍叉，兩組尖軌轉(zhuǎn)轍器，一組雙曲線轍叉。其中，復(fù)合轍叉、雙曲線轍叉及尖軌轉(zhuǎn)轍器均為高錳鋼鑄件，結(jié)構(gòu)比普通轍叉復(fù)雜，加工難度大。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點

1.1 復(fù)合轍叉

復(fù)合轍叉為不規(guī)則型組合轍叉，由復(fù)合轍叉一和復(fù)合轍叉二通過魚尾板拼裝組成，共包含3股工作邊，即直線工作邊、凹曲線工作邊（R=25717.5 mm）和凸曲線工作邊（R=24 282.5 mm），共3個理論尖端，輪緣槽最小處寬度為33 mm。

1.1.1 復(fù)合轍叉一

復(fù)合轍叉一包括加長型和普通型兩種，均由直線工作邊和凸曲線工作邊組成。凸曲線曲率半徑R=24 282.5 mm，且輪緣槽深度由50 mm過渡到26 mm再過渡至50 mm。

1.2.2 復(fù)合轍叉二

復(fù)合轍叉二由單曲轍叉與雙曲轍叉復(fù)合而成，其中單曲轍叉由直線工作邊和凹曲線工作邊組成，雙曲轍叉由凹曲線工作邊和凸曲線工作邊組成，各工作邊長度都不相同。其中凹曲線曲率半徑R=25 717.5 mm，弦長達(dá)到3 320.2 mm;凸曲線曲率半徑R=24 282.5 mm，弦長達(dá)到3 096.8 mm，且最小輪緣槽處寬度為33 mm。

1.2 尖軌轉(zhuǎn)轍器

尖軌轉(zhuǎn)轍器由高錳鋼材質(zhì)的尖軌及尖軌座配裝組成，通過尖軌圓柱與尖軌座圓孔配合達(dá)到尖軌擺動，形成直線和曲線兩股通車。當(dāng)尖軌與尖軌座護(hù)軌貼合時，直向通車;當(dāng)尖軌與尖軌座工作邊貼合時，曲向通車。該組轉(zhuǎn)轍器特點：當(dāng)曲向通車時，尖軌與尖軌座密貼長度達(dá)到1 044.7 mm，且由不同斜率的兩段折線組成。曲線工作邊曲率半徑較小（R=25 717.5 mm），且對應(yīng)輪緣槽寬度最小處為26 mm。

2 難點分析

2.1 復(fù)合轍叉一

需要精確保證輪緣槽深度，及輪緣槽底過渡區(qū)域長度。上下面加工量需要以輪緣槽深度26 mm段為基準(zhǔn)確定。由于輪緣槽深度不同，加工工作邊時不能一次加工到位。

2.2 復(fù)合轍叉二

復(fù)合轍叉需要保證直線、凹曲線、凸曲線各工作邊線型合格，同時保證三種線型工作邊的相對位置。難點在于復(fù)合轍叉曲線工作邊曲率大，輪槽寬度小，造成測量及加工困難。以凹曲線工作邊為例，曲率半徑R=25717.5 mm，弦長L=3 320.2 mm，1/2處支距為53.6 mm，輪緣槽寬度最小僅為33mm，支距尺寸遠(yuǎn)大于輪緣槽寬度。

在加工曲線工作邊時，為防止刀具與工作邊產(chǎn)生跟切，在加工曲線工作邊時需將刀具調(diào)整一定入刀角度α，經(jīng)過推算，α約為0.065（α=0.5L/R，L為工作邊弦長，R為工作邊曲率半徑）。而刀具允許通過的最小寬度：l0=l1×α+h（l1為實際加工過程中軌距線處刀盤有效長度，h為刀盤厚度）。

經(jīng)過測量車間現(xiàn)有機(jī)床能夠使用最薄的加工刀具厚度為h=25 mm，加工深度47 mm時對應(yīng)軌距線14 mm處刀具有效長度l1=260 mm，在使用最薄刀盤時通過的最小寬度l0=41.8 mm>33 mm，造成刀具與輪緣槽側(cè)面干涉，刀具難以直接通過，所以無法按普通曲線方法加工。

2.3 尖軌轉(zhuǎn)轍器

①保證貼合面縫隙符合公差要求，其中在轉(zhuǎn)轍器開通側(cè)向時密貼長度達(dá)到1 044.7 mm，且密貼段為兩段折線。②保證尖軌與尖軌座配裝后工作邊處平順過渡（保證尖軌與尖軌座圓同心），尖軌圓為數(shù)控加工，而尖軌座圓則需通過劃出圓孔加工線，委外加工。所以為保證配裝后平順過渡及整體線型合格，需準(zhǔn)確劃出圓孔加工線。③輪緣槽寬度26 mm處對應(yīng)曲線工作邊加工問題，由于工作邊曲率半徑?。≧=25 717.5 mm），經(jīng)過計算使用最薄工作邊加工刀具也無法通過，無法完成加工。

3 解決方案

3.1 復(fù)合轍叉

（1）復(fù)合轍叉一。先加工轍叉頂面，保證輪輪緣槽深度26±1 mm、50±1 mm合格，再整體加工工作邊深度26 mm，保證整體線型合格，再加工深度為50 mm區(qū)域段，通過數(shù)控編程設(shè)定和實現(xiàn)，最后通過打磨完成過渡區(qū)域。保證整個工作邊側(cè)面完成加工且尺寸合格。

（2）復(fù)合轍叉二。①設(shè)計更薄的刀盤：經(jīng)過計算當(dāng)滿足通過33 mm的輪緣槽時，刀盤厚度為17 mm，厚度過薄，刀盤強(qiáng)度難以保障，不予采納。②設(shè)計新球刀：考慮到工作邊角度1∶6，輪緣槽寬度以及刀片排列，設(shè)計出直徑最大的球刀。但由于刀體強(qiáng)度限制，加工量大必然對刀體產(chǎn)生影響，所以限制該刀具每次加工量較小，造成加工時間過長。③使用原有最薄刀盤，改變刀盤擺角α：車間現(xiàn)有機(jī)床無法實現(xiàn)刀具沿加工曲線即時改變刀具擺角，只能人為控制，將曲線分多段進(jìn)行加工。從趾端入刀至理論尖端1，刀盤可直接通過;理尖1→理尖2，理尖2至跟端輪槽寬度為33 mm，根據(jù)公式：l0=L×l1/2R+h，刀盤有效長度l1、曲率半徑R和刀盤厚度h值均為常量，允許通過最小寬度l0與L成正比，即若想l0值變小，則需L值變小。通過公式計算，當(dāng)l0=33 mm時，則L=1 582 mm。結(jié)合轍叉實際情況，弦長3 320.2 mm，且在鑄造時輪緣槽側(cè)面會留有加工量，為減少因改變刀具擺角在接刀點產(chǎn)生跟切帶來的影響，將趾跟端各進(jìn)行兩次對刀，四次改變刀具擺角，兩次接刀在有害空間，一次在理尖2與跟端工作邊處接刀。通過數(shù)控機(jī)床進(jìn)行返點，在工作邊軌距線處進(jìn)行接刀，整體線型可以準(zhǔn)確保證。但實際加工中仍會在接刀點產(chǎn)生跟切，無法完全消除跟切對工作邊帶來的影響。

最優(yōu)方案：考慮到球刀加工量小以及使用普通刀盤改變擺角產(chǎn)生跟切的問題，經(jīng)過研究決定，采用兩種方案結(jié)合的方法對工作邊進(jìn)行加工。先使用大刀盤改變擺角進(jìn)行粗加工，即留量1～2 mm進(jìn)行加工，通過按工作邊對角線找正，先加工直線工作邊，后加工凹曲線工作邊，最后加工凸曲線工作邊。使用φ40×R12.5-1：6球刀進(jìn)行精加工，確保曲線精確加工，同時可節(jié)約加工時間。

加工完成后經(jīng)過測量，曲線線型、開口、各斷面尺寸及輪緣槽寬度均符合要求，且復(fù)合轍叉拼裝后整體符合要求，加工合格。

3.2 尖軌轉(zhuǎn)轍器

3.2.1 尖軌

尖軌非工作邊由三段折線組成，尖軌設(shè)計圖紙以第一段貼合面為基準(zhǔn)線，以基線返點尖軌圓心，但實際加工過程中，不易保證圓心與貼合面相對尺寸?；€平直段較短（長度547.6 mm），改為以長度為1 294.3 mm非工作邊直線為基準(zhǔn)線，該段直線與圓柱相切，相對位置容易保證。根據(jù)密貼縫隙公差的要求，制定合理的加工公差，通過三維軟件（SolidWorks）進(jìn)行加工模擬，一次裝卡通過數(shù)控編程完成加工，同時使用專用厚度樣板，精確測量各項點尺寸合格，以保證密貼縫隙符合要求。

3.2.2 尖軌座

（1）設(shè)計新型工裝樣板，如圖2所示，保證尖軌座劃圓孔線時以實際加工工作邊軌距線為基準(zhǔn)，準(zhǔn)確返出圓心點，劃出圓加工線及備查線，且操作簡易。

（2）由于尖軌座曲線工作邊部分輪緣槽寬度為26 mm，且工作邊曲率半徑較?。≧=25 717.5 mm），現(xiàn)有刀具無法通過。而新型球刀由于設(shè)計原因，允許加工量較小。經(jīng)過研究，采用使用普通刀具分別從兩端頭進(jìn)行加工，至無法加工的位置，后使用φ40×R12.5-1：6球刀進(jìn)行接刀，以保證曲線精度。加工完成后，尖軌轉(zhuǎn)轍器密貼縫隙，線型、開口及輪緣槽寬度等各尺寸均符合要求，加工順利完成。

4 結(jié)束語

梳子型道岔高錳鋼復(fù)合轍叉及尖軌轉(zhuǎn)轍器的成功試制，試鋪合格，各項技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計圖紙和相關(guān)技術(shù)條件的要求，順利通過來自北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司等單位專家組的驗收，為今后批量生產(chǎn)提供了大量技術(shù)經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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