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金剛石砂輪在高鐵軌道板加工中的應用

發布時間:2014/6/24

      無砟軌道是以混凝土或瀝青砂漿取代散粒道砟而組成的軌道結構型式,它具有軌道穩定性高,剛度均勻性好,結構耐久性強和維修工作量少等特點,對于高速鐵路較傳統的有砟軌道有更好的適應性。我國對板式無砟軌道的研究是隨著對高速鐵路的研究不斷深入進行的,高速鐵路軌道板不是普通的混凝土制品,由于軌道板生產所用混凝土的復雜性以及軌道板尺寸要求相對比較嚴格,承軌臺打磨精度必須保證鋼軌架設誤差不超過0.3毫米,因此對于工具制造行業提出了很高的要求,為了滿足博格式軌道板的加工,軌道板磨削專用金剛石砂輪的研究制造迫在眉睫。

   軌道板加工專用砂輪的結構形式及制造 

     對于高鐵用博格式軌道板的加工,所使用的設備大部分依賴進口,近幾年,威海華東數控公司生產出了CRTSll型軌道板專用數控磨床,填補了國內空白。專用磨床所配砂輪規格φ550×H200×φ304,具體尺寸見圖1,軌道板表面粗糙度要求為Rz=50~70µm,磨削余量為2mm,由于軌道板承軌臺表面粗糙度要求不高而磨削余量較大,因此所使用的金剛石砂輪粒度選為:40-50#,砂輪基體采用20CrMo鋼鍛打處理,軌道板磨削專用砂輪的主要制作工藝過程。 
      砂輪基體通過除油除銹以及表面絕緣等處理后,采用埋砂法進行上砂操作,由于軌道板加工專用砂輪尺寸較大,形狀較為復雜,一般選擇分兩次上砂,首先鍍20°斜面和R9圓弧部分,然后鍍直徑525mm 的外圓部分,由于使用磨料較多,需采用特殊的護砂處理。制作過程中注意避免R9部分過多鎳瘤的產生。鍍后對表面清除毛刺、結瘤以及去除絕緣膠布或絕緣漆等,在稀鹽酸中浸泡幾分鐘,去掉銹斑,帶電放入光亮鍍槽中,鍍上一層光亮鎳,這樣整個砂輪的制作過程已經完成,鍍后砂輪外觀形狀。
    為了保證砂輪的使用壽命,不僅要求把原料的選擇作為控制的主要對象,加工制造工藝也非常關鍵,上砂時間的長短對砂輪磨削過程的性能具有一定的影響,在砂輪的生產過程中,主要考慮鍍層對金剛石的把持能力,以及鍍層是否有利于金剛石的磨削作用,鍍層太薄,結晶不致密,
      把持金剛石不牢固,金剛石容易脫落,砂輪壽命較低;旋轉門自動旋轉門 兩翼旋轉門但如果鍍層較厚,完全將金剛石覆蓋,金剛石就不能起磨削作用,磨削力較大,直接影響金剛石砂輪的使用,甚至無法使用,更容易造成被加工工件的報廢或存在潛在危害。一般應該使金剛石粒徑的2/3嵌鑲在鍍層中,能夠充分發揮金剛石磨料的磨削作用。 電鍍金剛石砂輪根據其外表顏色判斷,如砂輪表面金黃則胎體金屬包鑲過少,如果砂輪表面發白,則胎體金屬包鑲過多,因此在生產過程中應嚴格控制加厚時間,使金剛石砂輪使用壽命達到相對理想的狀態。

      砂輪使用過程中的具體參數以及可能出現的問題 

      高鐵軌道板專用砂輪用于對博格板式軌道板的混凝土承軌臺進行打磨,每塊軌道板長6.45米、高20厘米、重約9.6噸,具體形狀見圖4,通過滾輪傳送將毛坯板輸送到加工工位,調平定位系統進行無應力調平和夾緊定位,激光測量裝置進行毛坯板承軌臺上關鍵點進行測量,實現軌道板承軌臺的數控加工。軌道板專用加工磨床如圖5,經過磨削后的軌道板能夠滿足線路的平順性、穩定性、安全性等要求。 

      承軌臺的加工過程中,金剛石砂輪線速度為45m/s,金剛石砂輪使用過程中可能出現局部脫落、圓弧部分磨損較快、砂輪整體壽命不高(要求單片砂輪加工軌道板180個以上)等現象。針對上述局部脫皮現象,首先從基體的預處理工藝入手,嚴格控制基體的除油、除銹,對電鍍液去除雜質,并調整電鍍液的PH值為5~5.5,基本避免了此現象的出現;對于砂輪圓弧部分磨損較快以及砂輪整體壽命不高的現象,通過采用圓弧部分上砂加厚,將已上好砂的電鍍砂輪從鍍槽中取出,除去浮砂,移至另一個電鍍槽中進行電鍍加厚,但要嚴格控制砂輪加厚時間,完全能夠解決砂輪磨損較快的情況,因此只要對工藝過程嚴格控制,完全能夠避免砂輪使用過程中上述不良現象的出現。
    展望 2011年,高速鐵路預計將建成通車4715公里,按照每片砂輪加工200個軌道板計算,需要4000片砂輪,每片砂輪進口需要2800美元,可節約外匯1000多萬美元,另外供貨周期縮短,服務質量也將大大提高。通過中國高速鐵路的發展和運營實踐表明,雖然還有一些問題,但不可否認高速鐵路的發展空間和潛力非常巨大,所以加工軌道板專用金剛石砂輪的用量將會越來越多,為了降低成本和提高金剛石砂輪的使用壽命,青銅結合劑金剛石工具或釬焊金剛石工具也有可能會應用到高鐵軌道板的加工中來,可以預見,金剛石工具在新興行業(高鐵、風能、太陽能等)的應用會越來越廣泛。

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