钢轨铣削作业的控制方法技术

本发明专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法涉及一种用于修复钢轨的方法。其目的是为了提供一种铣削精度、铣削效率高，污染小且能耗低的钢轨铣削作业的控制方法。本发明专利技术如下步骤：S1：采集钢轨轮廓参数；S2：对刀；S3：辅助定位装置初始化；S4：铣削作业；启动主轴电机和车体；在车体带动下，钢轨铣削作业系统沿钢轨方向以恒定速度移动；其间，控制右接触件、左接触件始终与钢轨上表面接触，控制侧接触件始终与钢轨侧表面接触，Z向传感器实时测量刀盘在Z向上的高度，Y向传感器实时测量侧接触件指端与刀盘在Y向上的距离，从而对路况进行实时判断；进而铣削执行单元根据路况对刀盘不断作出调整，以实现对钢轨的铣削修复。

Control method of rail milling operation

The invention relates to a control method for rail milling operations, which relates to a method for repairing rails. The aim is to provide a control method for rail milling operations with high milling accuracy, high milling efficiency, low pollution and low energy consumption. The following steps are as follows: S1: collecting rail profile parameters; S2: knife; S3: auxiliary positioning device initialization; S4: milling operation; starting the spindle motor and body; driven by the body, the rail milling operation system moves at a constant speed along the direction of the rail; during that time, the control right contact and the left contact are always on the rail. On the surface contact, the control side contact is always contacted with the side surface of the rail. Z is used to measure the height of the cutter head on the Z in real time. The distance between the finger end of the side contact part and the cutter head on the Y is measured by Y to the sensor in real time, so that the road condition is judged in real time; then the milling execution unit is constantly adjusted according to the road condition. The milling repair of rail is realized.

【技术实现步骤摘要】
钢轨铣削作业的控制方法
本专利技术涉及一种钢轨修复方法，特别是涉及一种通过铣削方式进行钢轨修复的方法。
技术介绍
针对轨道交通领域钢轨维护问题，现有技术为打磨式轨道维护，原理是以多个砂轮平面包络拟合钢轨截面形状，工作时列车行进，各砂轮在液压缸作用下以衡压力贴合于钢轨面，从而实现对钢轨表面的磨削加工。钢轨打磨缺点是精度差、效率低、污染重、能耗大、成本高等。其一，打磨加工是多个砂轮平面包络拟合钢轨截面，加工精度较差。其二，打磨加工磨削量约0.1至0.3毫米，作业效率较低。其三，打磨加工会造成较大烟尘，对环境污染较大。其四，打磨加工依靠摩擦力工作，加工需要消耗能量较多。另外，打磨车整车长达110多米，造价较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种铣削精度、铣削效率高，污染小且能耗低的钢轨铣削作业的控制方法。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中使用的钢轨铣削作业系统包括：车体、铣削执行单元和辅助定位单元；——所述铣削执行单元包括：十字滑台、刀盘框架、刀盘、Y向电机、Z向电机和主轴电机；所述十字滑台的固定端固定设置于所述车体上，活动端与所述刀盘框架固定连接；所述刀盘轴向固定于所述刀盘框架上；所述主轴电机的输出端与所述刀盘相连，以驱动刀盘的旋转；所述十字滑台可在Y、Z两个方向上运动，其中在Y方向上的运动由Y向电机控制，在Z方向上的运动由Z向电机控制；——所述辅助定位单元包括：激光轮廓扫描仪、右接触件、左接触件、铰接件、左连杆、右连杆、Z向调节气缸、Z向调节丝杠、Z向传感器、Y向传感器和侧接触件；所述激光轮廓扫描仪、Z向传感器分别固定设置于所述刀盘框架上，其中激光轮廓扫描仪设置于刀盘右侧，Z向传感器落在刀盘的Z向直径上；所述左连杆的左端与所述左接触件固定连接，右端与所述铰接件铰接；所述右连杆的右端与所述右接触件固定连接，左端与所述铰接件铰接；所述Z向调节气缸的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述铰接件固定连接；此时所述铰接件位于所述Z向传感器的正下方，所述右接触件位于所述刀盘的右侧，所述左接触件位于所述刀盘的左侧；所述Z向调节丝杠的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述右接触件铰接；所述侧接触件与所述右接触件为弹性连接，且侧接触件指端位于所述右接触件的下方；所述Y向传感器设置于所述侧接触件的指端；——控制方法包括如下步骤：S1：采集钢轨轮廓参数：激光轮廓扫描仪对钢轨进行扫描，以获取钢轨轮廓参数；S2：对刀：Y向电机和Z向电机驱动十字滑台滑动，进而带动刀盘运动，以使刀盘作业面与钢轨恰好接触；S3：辅助定位装置初始化：通过对Z向调节气缸和Z向调节丝杠的调整，使右接触件、左接触件分别与钢轨上表面恰好接触，侧接触件与钢轨的侧表面恰好接触；S4：铣削作业：启动主轴电机和车体；在车体带动下，钢轨铣削作业系统沿钢轨方向以恒定速度移动；其间，控制右接触件、左接触件始终与钢轨上表面接触，控制侧接触件始终与钢轨侧表面接触，Z向传感器实时测量刀盘在Z向上的高度，Y向传感器实时测量侧接触件指端与刀盘在Y向上的距离，从而对路况进行实时判断；进而铣削执行单元根据路况对刀盘不断作出调整，以实现对钢轨的铣削修复。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中刀盘在Z方向上的调整规则为：S41：当时，可以断定轨面的波动不影响铣削质量，所以不作出电控动作；S42：当时，刀盘的工作会对轨面造成不利的影响；此时需要作出电控动作，具体地：如果表示即将切削的轨面出现上升的情况，则刀盘在延迟T秒后需提升高度如果表示即将切削的轨面出现下降的情况，则刀盘在延迟T秒后需下降高度：其中，ΔH＝H-H0，H代表Z向传感器的返回值，H0代表Z向传感器的预设值；T＝t-tL，ε为取自范围的一个点值，v为车体速度，tL为设备的响应时间，L右代表右接触件与Z向传感器在X方向上的距离，L左代表左接触件与Z向传感器在X方向上的距离。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中刀盘在Y方向上的调整规则为：通过Y向电机控制十字滑台在Y方向上的运行，以保持刀盘距侧接触件末端在Y方向上的距离恒定。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中钢轨铣削作业系统还包括液压缸，所述液压缸的固定端与所述车体固定连接，活动端与所述刀盘框架相连；在S4：铣削作业步骤中，液压缸始终给刀盘框架恒定向下的压强，以使刀盘在恒定压力下对钢轨实施铣削。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中钢轨铣削作业系统还包括数控驱动单元和人机交互单元；其中：数控驱动单元，用于接收激光轮廓扫描仪、Y向传感器及Z向传感器采集到的数据，并根据接收到的数据对Y向电机、Z向电机及主轴电机发送运转指令；人机交互单元，为人工介入数控驱动单元提供通道，并用于存储数控驱动单元接收到的数据。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中所述数控驱动单元包括：——外部通讯模块，用于接收激光轮廓扫描仪、Y向传感器及Z向传感器采集到的数据，并将数据发送给铣削控制模块；——铣削控制模块，对接受到的数据进行分析，并控制Y向电机、Z向电机及主轴电机的运转；——内部通信模块，用于实现数控驱动单元与人机交互单元的通信。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中所述人机交互单元包括：——人机交互模块，为人工介入数控驱动单元提供通道；——数据存储模块，用于存储数控驱动单元接受的数据和发送的指令。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法，其中所述人机交互单元外接两个输入模块：——面板输入模块，为人工介入数控驱动单元提供面板输入通道；——键盘输入模块，为人工介入数控驱动单元提供键盘输入通道。本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法与现有技术不同之处在于：对用于实施铣削修复的钢轨铣削作业系统进行了设计，通过右接触件、左接触件及Z向传感器来确定刀盘在Z方向上的切削定位，以对钢轨上表面实时修复性切割；通过侧接触件及Y向传感器来确定刀盘在Y方向上的切削定位，以对钢轨侧表面实施修复性切割。本专利技术对钢轨的上表面及侧表面分别进行精准的修复性铣削，提高了对钢轨的铣削精度。本专利技术相较于现有的打磨修复手段而言，降低了金属粉末的产生，从而降低了粉尘效应，有效保护了环境。本专利技术对钢轨的上表面和侧表面进行同步修复，相较于现有对钢轨上表面和侧表面分别修复的技术而言，成倍提高了修复效率。下面结合附图对本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法作进一步说明。附图说明图1为本专利技术所使用的钢轨铣削作业系统的结构示意图；图2为图1中P处的局部放大图；图3为本专利技术一种钢轨铣削作业的控制方法基于硬件连接的拓扑结构。具体实施方式为了更清楚地对本专利技术作出说明，作出如下定义：沿钢轨长度方向定义为X向，垂直于钢轨侧表面方向定义为Y向，垂直于钢轨上表面方向定义为Z向。为了本专利技术的实施，设计了一款如图1-2所示的钢轨铣削作业系统；具体地，钢轨铣削作业系统包括：车体b、铣削执行单元和辅助定位单元。所述铣削执行单元包括：十字滑台c1、刀盘框架c2、刀盘c3、Y向电机(图中未示出)、Z向电机c4和主轴电机(图中未示出)；十字滑台c1的固定端固定设置于车体b上，活动端与刀盘框架c2固定连接；刀盘c3轴向固定于刀盘框架c2上；所述主轴电机的输出端与刀盘c3相连，以驱动刀盘c3的旋转；十字滑台c1可在Y、Z两个方向上运动，其中在Y方向上的运动由Y向电机控制，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨铣削作业的控制方法，其特征在于：钢轨铣削作业系统包括：车体、铣削执行单元和辅助定位单元；——所述铣削执行单元包括：十字滑台、刀盘框架、刀盘、Y向电机、Z向电机和主轴电机；所述十字滑台的固定端固定设置于所述车体上，活动端与所述刀盘框架固定连接；所述刀盘轴向固定于所述刀盘框架上；所述主轴电机的输出端与所述刀盘相连，以驱动刀盘的旋转；所述十字滑台可在Y、Z两个方向上运动，其中在Y方向上的运动由Y向电机控制，在Z方向上的运动由Z向电机控制；——所述辅助定位单元包括：激光轮廓扫描仪、右接触件、左接触件、铰接件、左连杆、右连杆、Z向调节气缸、Z向调节丝杠、Z向传感器、Y向传感器和侧接触件；所述激光轮廓扫描仪、Z向传感器分别固定设置于所述刀盘框架上，其中激光轮廓扫描仪设置于刀盘右侧，Z向传感器落在刀盘的Z向直径上；所述左连杆的左端与所述左接触件固定连接，右端与所述铰接件铰接；所述右连杆的右端与所述右接触件固定连接，左端与所述铰接件铰接；所述Z向调节气缸的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述铰接件固定连接；此时所述铰接件位于所述Z向传感器的正下方，所述右接触件位于所述刀盘的右侧，所述左接触件位于所述刀盘的左侧；所述Z向调节丝杠的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述右接触件铰接；所述侧接触件与所述右接触件为弹性连接，且侧接触件指端位于所述右接触件的下方；所述Y向传感器设置于所述侧接触件的指端；——控制方法包括如下步骤：S1：采集钢轨轮廓参数：激光轮廓扫描仪对钢轨进行扫描，以获取钢轨轮廓参数；S2：对刀：Y向电机和Z向电机驱动十字滑台滑动，进而带动刀盘运动，以使刀盘作业面与钢轨恰好接触；S3：辅助定位装置初始化：通过对Z向调节气缸和Z向调节丝杠的调整，使右接触件、左接触件分别与钢轨上表面恰好接触，侧接触件与钢轨的侧表面恰好接触；S4：铣削作业：启动主轴电机和车体；在车体带动下，钢轨铣削作业系统沿钢轨方向以恒定速度移动；其间，控制右接触件、左接触件始终与钢轨上表面接触，控制侧接触件始终与钢轨侧表面接触，Z向传感器实时测量刀盘在Z向上的高度，Y向传感器实时测量侧接触件指端与刀盘在Y向上的距离，从而对路况进行实时判断；进而铣削执行单元根据路况对刀盘不断作出调整，以实现对钢轨的铣削修复。...

【技术特征摘要】
1.一种钢轨铣削作业的控制方法，其特征在于：钢轨铣削作业系统包括：车体、铣削执行单元和辅助定位单元；——所述铣削执行单元包括：十字滑台、刀盘框架、刀盘、Y向电机、Z向电机和主轴电机；所述十字滑台的固定端固定设置于所述车体上，活动端与所述刀盘框架固定连接；所述刀盘轴向固定于所述刀盘框架上；所述主轴电机的输出端与所述刀盘相连，以驱动刀盘的旋转；所述十字滑台可在Y、Z两个方向上运动，其中在Y方向上的运动由Y向电机控制，在Z方向上的运动由Z向电机控制；——所述辅助定位单元包括：激光轮廓扫描仪、右接触件、左接触件、铰接件、左连杆、右连杆、Z向调节气缸、Z向调节丝杠、Z向传感器、Y向传感器和侧接触件；所述激光轮廓扫描仪、Z向传感器分别固定设置于所述刀盘框架上，其中激光轮廓扫描仪设置于刀盘右侧，Z向传感器落在刀盘的Z向直径上；所述左连杆的左端与所述左接触件固定连接，右端与所述铰接件铰接；所述右连杆的右端与所述右接触件固定连接，左端与所述铰接件铰接；所述Z向调节气缸的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述铰接件固定连接；此时所述铰接件位于所述Z向传感器的正下方，所述右接触件位于所述刀盘的右侧，所述左接触件位于所述刀盘的左侧；所述Z向调节丝杠的固定端固定设置于所述刀盘框架上，活动端与所述右接触件铰接；所述侧接触件与所述右接触件为弹性连接，且侧接触件指端位于所述右接触件的下方；所述Y向传感器设置于所述侧接触件的指端；——控制方法包括如下步骤：S1：采集钢轨轮廓参数：激光轮廓扫描仪对钢轨进行扫描，以获取钢轨轮廓参数；S2：对刀：Y向电机和Z向电机驱动十字滑台滑动，进而带动刀盘运动，以使刀盘作业面与钢轨恰好接触；S3：辅助定位装置初始化：通过对Z向调节气缸和Z向调节丝杠的调整，使右接触件、左接触件分别与钢轨上表面恰好接触，侧接触件与钢轨的侧表面恰好接触；S4：铣削作业：启动主轴电机和车体；在车体带动下，钢轨铣削作业系统沿钢轨方向以恒定速度移动；其间，控制右接触件、左接触件始终与钢轨上表面接触，控制侧接触件始终与钢轨侧表面接触，Z向传感器实时测量刀盘在Z向上的高度，Y向传感器实时测量侧接触件指端与刀盘在Y向上的距离，从而对路况进行实时判断；进而铣削执行单元根据路况对刀盘不断作出调整，以实现对钢轨的铣削修复。2.根据权利要求1所述的一种钢轨铣...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，
申请(专利权)人：北京拓博尔轨道维护技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11