高錳鋼轍叉耳板表面震紋的分析和解決

李向華

（中鐵山橋集團有限公司，河北秦皇島066000）

0 引 言

高錳鋼轍叉是道岔的關鍵組件之一[1]，隨著轍叉市場競爭的加劇，客戶對于高錳鋼轍叉的外觀要求越來越高，不僅要求轍叉本體質量優異，外形還要美觀，使轍叉生產廠家對轍叉外觀質量的提升成為轍叉加工制造的重中之重。耳板加工是轍叉加工的重要一環，耳板的厚度、耳板表面的光潔度，都是轍叉質量提升的關鍵。在轍叉外觀質量提升中，耳板表面的光潔度一直是影響轍叉外觀質量提升的關鍵因素。

1 存在問題

耳板表面震紋是高錳鋼轍叉耳板加工過程中一直存在的問題。耳板表面震紋的產生造成后期耳板表面需要補焊和二次打磨，這不但影響了轍叉的整體外觀質量，而且增加了轍叉的生產成本。因此怎樣解決高錳鋼轍叉耳板表面在加工后產生的震紋成為提高轍叉外觀質量的當務之急。

圖1 高錳鋼轍叉結構圖

2 原因分析

高錳鋼轍叉在強沖擊工況下具有高強度、高塑性、韌性好的特點，是特別耐磨的一種材料[2]。但是高錳鋼轍叉存在一個缺點，就是在機加工過程中極易受熱發生變形[3]，變形的程度受到綜合因素的影響，毛坯加工量占據主要原因。毛坯加工量越大，轍叉變形就越大，毛坯加工量小，轍叉變形就小。高錳鋼轍叉受熱變形以后導致后面加工工序出現各種問題。高錳鋼轍叉的加工需要經過調直劃線、銑底 面、銑頂面、銑耳板、銑板槽、打孔、修磨等工序，其中銑底面和銑頂面由于銑削面積大，銑削加工量大，最容易產生變形，所以高錳鋼轍叉變形后為了保證下一工序能夠順利加工，變形較大時必須采取對變形高錳鋼轍叉進行二次調直調平。盡管如此，還是不能完全消除轍叉變形。轍叉耳板加工以50-12（02）V 和60-12TS 兩種轍叉為例，這兩種轍叉都屬于長度比較長的轍叉，因此具備了轍叉變形的所有因素，長度長、銑削面積大、受熱易變形、變形量大。這兩種轍叉都是在數控機床加工耳板后，耳板表面經常出現震紋，并且出現頻率高，耳板表面震紋大。為了探究耳板震紋的原因，在生產現場對每一道工序進行了追蹤和實地查看，并與現場的操作人員進行了面對面的交流。

在數控銑床加工耳板前，轍叉耳板加工需要經過銑底面、銑頂面兩道工序。在銑底面工序，操作人員通過用U 形夾夾具將轍叉兩端夾緊，轍叉軌頂面放在銑床上，下面放入楔塊，通過調整楔塊對轍叉底面進行找平，然后按照加工線進行加工。因為轍叉底面加工面積大，毛坯加工量大，所以轍叉底面加工后受熱，轍叉兩端向底面方向發生形變，整個轍叉形成了我們生活中所見的橋形，也就是凸曲線形狀。轍叉加工進入到下一道銑頂面工序，現場操作人員將轍叉軌底面放到銑床上，同樣用U 形夾夾住，而通過銑頂面后的變形，轍叉的整體變形會變小，即經過銑頂面工序后會對銑底面后轍叉的變形進行一定程度矯正。但是仍然會存在變形，且這種變形不會消除。如圖2所示，左側是轍叉銑完頂面后的變形示意圖，右側是轍叉銑完底面后的變形示意圖。

圖2 高錳鋼轍叉加工受熱變形示意圖

圖3 耳板表面加工后震紋

轍叉加工進行到下一個銑耳板工序，轍叉放在數控銑床上加工，由于需要加工耳板側面，為了避免在銑耳板側面時銑刀銑到銑床，損壞床體，在數控銑床和轍叉之間放入加工用的墊胎。同樣的原因，銑刀對耳板側面進行加工，沒有辦法對轍叉中間部位進行夾緊，只能對轍叉兩端進行壓緊，所以轍叉底面和加工墊胎之間形成了間隙，導致轍叉在加工過程中發生震顫，造成轍叉耳板表面在加工過程中產生震紋。

圖3 是50-12（02）V 轍叉在加工耳板后產生震紋的圖片，從圖中可以看出，該批次轍叉耳板表面震紋多而且密集，嚴重影響了轍叉整體的外觀質量，對于產生這種震紋的轍叉耳板，后期采取的措施有：1）震紋較深的耳板，則必須補焊處理，然后二次加工銑修；2）震紋不深的耳板，在打磨工序進行二次打磨處理，保證耳板表面光潔度；3）震紋不深但是耳板厚度尺寸已經在極限尺寸的耳板，還需要通過補焊，然后銑修進行處理。所以耳板震紋的發生，不僅嚴重影響轍叉外觀質量，還耗費了大量的人工工時和修理成本。而且轍叉耳板震紋在鐵路線路使用中極易造成耳板裂紋[4]，形成安全隱患。

3 采取措施

通過對轍叉整個加工流程的分析，找到了轍叉耳板表面產生震紋的原因。根據對轍叉耳板震紋產生的原因分析，設計了耳板加工專用的防震胎型。該防震胎型的設計原理就是利用防震胎型的立柱裝置來頂住轍叉底面，類似于千斤頂，消除轍叉底面變形與加工墊胎形成的間隙。

圖4 為耳板加工防震胎型設計的效果圖，該防震胎型采用斜面和立柱的結合方式，并按升降比例設計刻度，保證頂起的同時安全自鎖，通過自鎖的設計，避免因為震動導致立柱下降，造成防震胎型無法頂住該部位。該防震胎型最高可以升高5 mm，而轍叉的底面不平度基本不會超過5 mm，因為在轍叉加工過程中，為了保證底面的不平度，對于底面變形較大的轍叉要進行重新調平。此外，在斜面上設置刻度線能夠提醒操作人員該部位的頂起高度，便于加工時數控機床的操作人員修改加工程序，從而避免該部位耳板尺寸超差。

圖4 防震胎型設計效果圖

每臺數控機床可以一次同時加工同品種的轍叉2件，所以為每臺數控機床配有12 個加工防震胎型，對于60-12TS 和50-12（02）V 這種長型轍叉，12 個加工防震胎型足夠使用。

除此之外，該防震胎型在實際應用中使用方便，使用六角螺母扳手操控旋桿，升起立柱，在數控銑床上移動方便，轍叉底面哪里間隙大，操作人員就可以移動到哪里。圖5 為防震胎型在實際加工中的使用效果圖。圖6 是50-12（02）V 轍 叉 使用防震胎型銑完耳板后的圖片，從圖中可以看出，該批次轍叉加工完耳板后，耳板表面沒有震紋產生，而且耳板表面光潔度很好，極大提升了轍叉整體的外觀質量，取得了良好的效果。

圖5 防震胎型在耳板加工中使用效果圖

圖6 使用防震胎型后加工的耳板表面

4 結 語

高錳鋼轍叉耳板加工防震胎型的應用，在實際生產中有效地解決了耳板表面震紋這個一直存在于轍叉加工中大問題，大大提升了耳板表面光潔度，減少了后期人工修磨及二次補焊銑修的成本[5]，產生了較大的經濟效益，而且在鐵路線路使用中還能避免轍叉耳板產生裂紋。提升了轍叉的外觀質量和使用質量。