高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102773808A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102773808A(43)申请公布日2012.11.14(21)申请号201210246917.0(22)申请日2012.07.16(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市御道街29号(72)发明人肖冰王波张子煜段端志(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人曹翠珍(51)Int.Cl.B24D18/00(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图44页(54)发明名称高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法(57)摘要本发明属于高铁轨道板磨轮制造领域，具体涉及一种高铁轨道板钎焊金刚石磨轮磨料排布地貌优化方法。根据回转形磨轮金刚石去除材料的机理，结合磨削参数对单层钎焊金刚石磨轮磨削过程进行数学分析，并以此确定最佳的磨轮表面磨料地貌：磨轮表面磨料采用分段排布，最佳分段数为大于等于65段；每段的排屑槽宽度大于7.2mm；每段布料区与竖直面的夹角最佳区域为55°~65°。本发明确定了高铁轨道板钎焊金刚石磨轮最优地貌，发挥了钎焊金刚石磨轮的最佳磨削性能。CN102738ACN102773808A权利要求书1/2页1.一种高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法，其特征在于是根据回转形磨轮金刚石去除混凝土材料的机理，结合磨削参数对单层钎焊金刚石磨轮磨削过程进行数学分析，并以此确定最佳的磨轮表面磨料排布地貌：（1）在磨削博格板的进给速度、磨削余量以及磨轮转速均固定的前提下，将磨轮表面磨削区域分段排布，相邻两段之间的空间作为排屑槽，根据式（Ⅰ）得到动态有效磨粒数为N、磨削分段数N1：式（Ⅰ）式（Ⅰ）中FN为与磨轮回转轴垂直的截面上磨轮磨削总负载，FX为单颗金刚石磨粒的最大负载，由磨粒的粒度与品级决定；（2）根据式（Ⅱ）、（Ⅲ）得到排屑槽最小弧长L，即排屑槽宽度;式（Ⅱ）式（Ⅱ）中，α为磨轮分段等分角，h1为磨粒.磨削的最高位置，h为磨削量；R为磨轮的半径；式（Ⅲ）式（Ⅲ）中，D为磨轮直径；（3）设β为每段布料区域与磨轮下端水平面夹角，假设β的最小值为β1，最大值为β2，在计算β1时，存在两种极限情况，即磨轮能够实现正常磨削的最小角度β′1以及每段布料区域在磨轮上端不发生交叉时的最小角度β＂1，根据式（Ⅳ）得到β′1=0.3°：式（Ⅳ）式（Ⅳ）中D为磨轮直径，7.2为排屑槽宽度;根据公式（Ⅴ）则得β＂1=23°;.式（Ⅴ）式（Ⅴ）中h3为磨轮上端斜面垂直投影高度，D为磨轮直径，θ1为磨轮上端斜面与水平面夹角；β1需同时满足上述两个条件，既保证磨轮正常磨削，又要求磨轮能够正常布料而布料区域不交叉，比较β′1、β＂1大小，得β1=β＂1=23°；根据式（Ⅵ）得到β2=87.9°；式（Ⅵ）式（Ⅴ、Ⅵ）中H为磨轮总高；（4）结合磨轮运动轨迹分析每段布料区域在磨轮前进方面上单位时间内参与有效磨削的磨削长度，即磨粒数量的变化，在每段布料区宽度与排屑槽宽度固定的情况下，磨轮参与磨削的有效长度h2与β关系如式（Ⅶ）：2CN102773808A权利要求书2/2页式（Ⅶ）式中，W为每段布料区宽度，h2为内参与磨削的有效长度；由式(Ⅵ)可知，当β为45°时，h2取最小值；当β大于45°时，h2逐渐增大，且单位时间内参与磨削的长度也逐渐增大；当β小于45°时，h2虽然逐渐增大，但单位时间内参与磨削的长度没有增大，因此舍弃小于45°的区间，得到β的最优角度范围。2.根据权利要求1所述的高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法，其特征在于对于钎焊金刚石博格板磨轮动态有效磨粒数N不得低于65个，即磨轮分段数不低于65条；排屑槽宽度至少在7.2mm以上；每段布料区域与磨轮下端水平面的夹角β为45°~87.9°。3CN102773808A说明书1/5页高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法技术领域[0001]本发明属于高铁轨道板磨轮制造领域，涉及一种高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法，适用于单层钎焊超硬磨料回转型工具的磨料排布与优化。背景技术[0002]我国目前大力发展高速铁路，目前时速已经达到350公里。为保证轨道线路的平顺性、稳定性和安全性，我国高速铁路的钢轨不是铺设在普通的枕木上，而是铺设在经过机床精确打磨的轨道板—博格板上。博格板由德国博格公司发明，我国高速铁路技术全部采用这种无砟轨道结构类型博格板。它是一块长6.45米、高20厘米、重达9.6吨的高强度、高致密度混凝土承轨台。博格板承接钢轨处需要磨削加工，包括两个倾斜的侧面、一个底面、底面与两侧面接壤处的两个沟槽，组成一个复杂的异形面，磨削余量2～3mm，磨削精度0.1mm。[0003]2006年以前，世界上只有德国博格公司拥有能够打磨这种轨道板的数控磨