[发明专利]高铁轨道板钎焊金刚石磨轮地貌优化方法

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。

主权项

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： N 1 = N = F N F X 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; α = arcsin R 2 - [ R - ( h - 2 h 1 ) ] 2 R 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； L = πDα 360 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°： β 1 ′ = arctan 7.2 πD 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°;. β 1 ′ ′ = arctan H D - h 3 tan θ 1 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°； β 2 = arctan H 7.2 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）： h 2 = 2 W sin 2 β 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。