摘要： 不落轮镟床刀架切削加工的驱动控制方式主要有两种， 分别是液压仿形与数控控制， 对这两种不同控制方式分别进行了论述， 分析了各目的控制原理、特点并对它们的优缺点进行了对比。

      1、 引言

    不落轮镟床是重要列车车辆辅助检修设备， 可以在列车不解体状态下直接对磨损或擦伤的轮对进行镟修加工。广州地铁为每条线路车辆段均配备了不落轮镟床设备， 该设备主要有液压仿形与数控式两种控制形式。两种形式的镟床各有特点， 都能较好完成列车轮对的加工镟修。

       2 、液压仿形控制

      2.1 仿型刀架结构

      镟床床身左右两侧各有一个刀架， 现就其中一边作出介绍， 具体结构如图1 所示。仿型刀架主要由纵向液压缸、横向进给液压缸、纵向进给导轨、横向导轨、仿形模板、仿形触头、刀具及磨耗测量装置等组成。每个仿型刀架都装有一条横向（沿Z 轴方向） 导轨及一条纵向（沿X轴方向） 导轨。刀架由纵向、横向液压缸驱动沿着导轨作纵横向移动， 带动刀具加工切削轮对。导轨经过硬化研磨处理耐磨可以保证仿型刀架长期的工作精度。

      刀架的纵横向液压缸的移动由仿形触头控制， 仿形触头紧贴轮对廓形模板移动， 控制接通相应的油路， 驱动液压缸移动。仿形触头主要由仿形头1、反馈装置2 及液压阀3 组成。结构如图2 所示

       2.2 液压仿形控制原理

      刀架仿形移动加工切削的液压控制原理， 如图3 所示。当电磁阀3 动作， 启动仿型进给， 从液压泵1 供给的液压油通过可调比例阀2 进入纵向液压缸Ⅰ的B 腔和进入横向液压缸Ⅱ的A 腔。由于液压油受到由压力阀4 限制停留在横向液压缸Ⅱ的B 腔内， 刀架不能横向移动。仿型模板6 朝仿型触头5 垂直向上移动。

 
      当仿型模板移动接触仿型触头， 仿型头的柱塞从a 位推到o 位。纵向液压缸Ⅰ的回油路关断， A 腔液压油无法回流， 垂直移动停止运动。纵向液压缸Ⅰ的B 腔和横向液压缸Ⅱ的A 腔之间连接管的油压增加。当油压达到压力阀4 的设定值， 通过控制管7 打开。横向液压缸Ⅱ的B 腔的回油路导通， 驱动模板6 纵向贴紧仿型触头移动。随着仿型模板倾斜度的增加， 仿型头的柱塞将移至b 位。液压油同时流入纵向液压缸Ⅰ的A 腔， 由于纵向液压缸活塞两边存在压力差， 刀架8 便可同时进行垂直移动， 仿形切削加工轮对。

       3、 数控控制

      3.1 CNC 加工刀架结构

      CNC 加工刀架由左右两部分组成， 两部分分别对称安装在镟床的两侧， 每部分的基本结构主要包括径向导轨、横向导轨、径向螺旋丝杆、横向螺旋丝杆、径向螺母、横向螺母、径向伺服电机、横向伺服电机、刀具装置和传动皮带等， 如图4

      刀架横向方向移动是沿固定在横梁上的两条导轨滑移， 由一个三相伺服电机驱动控制。伺服电机电机输出通过V 型皮带带动横向滚珠丝杆， 横向滚珠丝杆驱动刀架上安装的螺母， 从而实现刀架横向移动。

      刀架纵向移动由一个活塞状的推杆支座来实现， 这个支座安装在刀架上。纵向移动也受一个三相伺服电机驱动， 电机通过一个减速皮带轮驱动径向滚珠丝杆转动， 滚珠丝杆带动推杆支座上的螺母， 从而实现刀架纵向的移动。

      3.2 CNC 刀架的控制原理

     CNC 加工刀架进给由纵横向伺服电机驱动控制， 采用闭环控制系统， 控制原理如图5 所示。闭环控制使用增量式光电检测装置， 该装置安装于伺服电机的转轴上， 用于检测监视伺服的转角， 推算出刀架横向、纵向的实际位移量。编码器产生正弦/余弦模拟电平反馈信号， 信号反馈到NCU 装置的比较器中， 与程序指令值进行比较， 用差值进行控制。该控制模式的控制精度可达到0.1mm， 满足镟床的切削加工要求。

       镟床通过数控系统对刀架的坐标运行轨迹进行自动控制， 形成轮对各种踏面廓型轨迹， 从而对轮对廓型进行加工镟修

        4 、液压仿形与数控镟床特点分析

       液压仿形不落轮镟床在每一侧的仿型架上， 仿型触头感应出模板轮廓的信号， 并控制横向与纵向液压缸进给移动， 依靠模板的轮廓形状来加工轮对。加工出来的轮对廓形与模板相同， 设备结构简单， 加工可靠性高， 维护简便， 故障率低。这种方式存在加工廓形种类受限的局限性问题， 仿形模板单一， 加工单一， 无法调整轮对加工参数， 不易实现对轮对的等级精细镟修功能。

      数控不落轮镟床采用数控方式对刀架走刀进行控制，完成轮对廓型加工。其功能较液压仿形不落轮镟床强， 可以进行轮对的自动等级镟修功能， 等级镟修的参数选择可达到0.1mm。并具有对轮廓进行智能分析的功能， 进而为操作人员提供加工建议， 操作人员可以根据轮对的具体情况， 选用不同的加工程序。该镟床采取分段加工方式进行踏面修整， 即轮对踏面分7 个不同的区段， 可以根据车辆轮对具体的使用情况， 选择对轮对踏面某段加工， 在保证安全的基础上达到轮对最高的使用率， 提高经济效益。液压仿形不落轮镟床却无此功能。

        5 、结束语

       随着技术的进步与列车轮对加工质量要求的提高， 目前运用的不落轮镟床都普通采用数控控制方式。数控不落轮镟床因其精度较高， 且可以方便调整轮缘厚度等加工参数， 在铁路与轨道行业得到广泛应用。