中低速磁浮F轨多面同时加工装置和方法

祁宝金

中铁宝桥集团有限公司 陕西宝鸡 721006

1 序言

在中低速磁浮轨道交通工程中，轨排是构成中低速磁浮线路的基本单元，具有支撑磁浮车辆、承受车辆的悬浮力和导向力及牵引力的功能。轨排由F轨、轨枕及紧固件等组成。F轨的毛坯为轧制的直线型材，其加工变形控制难度大，机械加工余量较小，加工面多，加工精度较高。轨道体为F形异形截面，断面部位均需进行机械加工，采用普通机床及刀具加工效率低、工序多、工位吊装频次高且容易产生变形。为此采用专用设备、专用工装和专用刀具，对F轨一次装夹，集中工序，多面同时加工，是提高直线型F轨加工效率和质量的有效方法。

2 F轨的结构特点

F轨是中低速磁浮轨道中的一个重要零件，为F形截面细长杆件，一般长度12.5m左右。需要通过机械加工来保证F轨的精度要求。F轨的毛坯为热轧F型钢，各个机加工面留有3～4mm的加工余量。F轨的断面形状如图1所示。

图2为F轨机加工断面示意图，面Ⅰ～面Ⅷ和面A、面B、面C均需机械加工。该装置和方法能使F轨在面A、面B和面C等加工完成后，以面B和面A为基准，在一次定位装夹的情况下对面Ⅰ～面Ⅷ进行加工。

图1 F轨的断面形状

图2 F轨机加工断面示意

3 F轨多面同时加工装置的设计

在中低速磁浮工程F轨的加工过程中，F轨的断面为异形截面，断面部位均需进行机械加工，加工精度要求高，采用普通机床及刀具加工无法高效、高质完成。为了达到F轨的加工要求并提高加工效率，设计了中低速磁浮轨排F轨多面同时加工的装置和方法。

中低速磁浮F轨多面同时加工装置如图3所示。

图3 F轨多面同时加工装置组成布置示意

（1）床身和工作台部分 床身和工作台部分主要由床身、工作台、传动机构、电气控制、液压润滑系统和操作机构等组成；工作台在床身上纵向移动，以实现加工的进给运动；在工作台上安装强力磁力吸盘、定位装置和夹紧装置等工装，实现F轨在工装上的定位和夹紧。

（2）带尾座的水平动力头部分 带尾座的水平动力头部分主要由水平动力头、尾座、刀杆和专用组合成形刀具等组成，如图4所示。专用组合成形刀具用来铣削面Ⅱ、面Ⅳ和面Ⅵ。

图4 水平动力头部分组成示意

（3）斜置动力头部分 斜置动力头部分主要由斜置动力头、支座、斜垫板和铣刀等组成，如图5所示；斜垫板的角度与F轨面Ⅷ的角度一致；在斜置动力头上安装面铣刀，用于铣削面Ⅷ。

图5 斜置动力头部分和C型立式动力头I部分的组成示意

（4）C型立柱立式动力头部分I C型立柱立式动力头部分主要由C型立柱、立式动力头组成，如图6所示。在部分I的动力头上安装组合铣刀，同时对磁极面（面Ⅲ、面Ⅶ）和检测面（面Ⅴ）进行加工。

组合铣刀是在刀体上安装上下两层刀片，上层刀片加工磁极面，下层刀片加工检测面，使磁极面和检测面同时加工；上下刀片之间的距离等于磁极面到检测面的距离H；磁极面到检测面的尺寸H由组合刀具的尺寸来保证，避免了两次加工时的对刀误差，有效保证了磁极面到检测面的尺寸精度，如图7所示。

图6 C型立式动力头I部分的组成示意

图7 组合铣刀

（5）C型立柱立式动力头部分Ⅱ C型立柱立式动力头部分Ⅱ主要由C型立柱、立式动力头组成，如图8所示。在部分Ⅱ的动力头上安装面铣刀，铣削面Ⅰ。

图8 C型动力头Ⅱ部分组成示意

（6）专用组合成形刀具 根据F轨的形状特点，设计专用组合成形刀具和工装，如图9所示，专用组合成形刀具由3个与F轨形状相适应的成形铣刀盘组成，用刀杆将3个刀盘串联起来，用来铣削面Ⅱ、面Ⅳ和面Ⅵ。

图9 刀具、工装示意

通过上述的组合和排布，在一次定位装夹的情况下，对F轨的面Ⅰ～面Ⅷ同时加工，降低了加工过程中变形的风险，并且减少了吊装频率，大大提高了F轨的机加工效率，保证了加工质量，提高了产品的合格率。

4 加工方法和步骤

1）将调整垫板、磁力吸盘和定位挡块等工装安装在工作台上。安装定位挡块的磁力吸盘侧面平行于工作台的T形槽侧面。

2）将F轨面B朝下放置在强力磁力吸盘上并使面A侧面靠紧定位挡块，磁力吸盘通电，吸紧。

3）通过试切，调整好各个动力头的位置和刀具的位置。

4）起动工作台，并将工作台进给量调整为最佳。

5）分别起动各个动力头，使各个动力头分别进入切削。通过工作台的不断进给，逐步完成整个F轨的加工。

5 结束语

本文针对中低速磁浮F轨的加工，设计了F轨多面同时加工的装置和方法。在一次定位装夹的情况下，采用专用组合刀具进行多面同时加工等方法，可大幅提高F轨的加工效率，保证加工质量。该装置和方法在中低速磁浮F轨加工中得到了应用，取得了良好的效果，并可为细长异形截面杆件的加工提供很好的借鉴和参考。