Verfahren zum Schleifen einer Schiene sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen mindestens des Fahrspiegels einer Schiene, insbesondere einer Eisenbahnschiene, durch Erzeugen einer Relativbewegung zwischen einer ein Gegenprofil zum Profil des Fahrspiegels aufweisenden Schleifscheibe und einer Schiene in deren Längsrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zum Schleifen des den Fahrspiegel aufweisenden konvexen Querprofiles einer Schiene, wie einer Eisenbahnschiene, ist es bekannt, Topfscheiben einzusetzen. Hierbei gelingt es jedoch nur, bei einem Durchgang eine schmale Spur zu schleifen, so daß eine Vielzahl von Überfahrten der Schleifscheibe an der Schiene durchgeführt werden müssen. Diese Vielzahl der Überfahrten bedingt Ungenauigkeiten, da die bei jeder Überfahrt hergestellte Spur nicht genau zur vorher geschliffenen Spur ausgerichtet werden kann. Zudem ergibt sich eine hohe Lärmbelästigung und bei Trockenheit eine Brandgefahr durch Funkenflug.
Es ist weiters bekannt, das den Fahrspiegel aufweisende konvexe Querprofil des Schienenkopfes mittels Stirnschleifscheiben zu bearbeiten, wobei die Schleifscheibe das gewünschte Profil des Schienenkopfes aufweist und so ausgerichtet ist, daß ihre Achse senkrecht steht zur Längssymmetrieebene der Schiene. Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß ein Schleifabtrag nahe den Seitenbereichen des Schienenkopfes, d. h. nahe der Fahrkante, nur beschränkt möglich ist, da hier die Schleifscheibe nur einen ungünstigen Eingriffswinkel der Schleifkörner mit dem Nachteil des Überhitzens des Schienenwerkstoffes ermöglicht.
Will man diesen Nachteil ausschalten, ist man gezwungen, das Abtragsvolumen pro Zeiteinheit zu reduzieren, was jedoch wiederum eine Mehrzahl von Überfahrten bzw.
Schleifvorgängen für ein-und dieselbe zu schleifende Fläche an der Schiene erfordert.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Schleifverfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches einerseits einen für Schienen ausreichenden Materialabtrag in einem Durchgang für den gesamten zu schleifenden Querschnitt ermöglicht und andererseits eine Überhitzung des Schienenmaterials verhindert. Weiters soll die Schleifscheibe eine ausreichende Standzeit aufweisen, u. zw. trotz hoher Leistungsfähigkeit, d. h. trotz großer pro Zeiteinheit geschliffener Schienenlänge.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse der Schleifscheibe mit einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene einen von 0'abweichenden Winkel a einschließt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen näher gekennzeichnet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist folgende Merkmale auf : eine Einrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Schiene und der Schleifscheibe, einen Schleifscheibenantrieb und eine Lagerung der Achse der Schleifscheibe in einer Richtung abweichend von einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 25 bis 36 enthalten.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine schematische Draufsicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 veranschaulichen. Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene in verschiedenen Zuständen der Schiene. Fig. 5 zeigt den Eingriff der Schleifscheibe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einer Eisenbahnschiene, die im Querschnitt veranschaulicht ist.
In Fig. 4 ist der Querschnitt einer Schiene 1 in verschiedenen Zuständen veranschaulicht.
Der am Schienensteg 2 sitzende Schienenkopf 3 weist einen den Fahrspiegel 4, an dem das Laufrad eines Schienenfahrzeuges abläuft, aufweisenden konvexen Querschnittsteil 5 auf, der im Neuzustand durch die Linie A veranschaulicht ist. Durch Abnützung erhält dieser konvexe Teil 5 des Querschnittes des Schienenkopfes 3 die durch die Linie B veranschaulichte Form. Sobald die Schiene 1 diesen Zustand aufweist oder auch schon für Hochgeschwindigkeitsschienen entsprechend früher, erfolgt eine Nachbearbeitung der Schiene 1, so daß der konvexe Teil 5 des Schienenkopfes 3, zumindest jedoch der Fahrspiegel 4, wiederum den ursprünglichen Zustand, d. h. die ursprüngliche Querschnittsform-veranschaulicht durch die Linie C-in möglichst guter Annäherung erreicht. Hierbei sind je nach Vorschrift eines Eisenbahnbetreibers oder einer Eisenbahngesellschaft oder einer überregionalen Norm, wie z. B. cen DRAFT pr EN 13674- 1, bestimmte Toleranzen einzuhalten, die in der Größenordnung von 1 bis 3 Zehntelmillimeter liegen. Wesentlich hierbei ist, daß die Fahrkante 6 der Schiene 1 und der Fahrspiegel 4 nachbearbeitet werden.
Bei alten Schienen mit verschlissenem Schienenkopfprofil soll das Schienenkopfprofil reprofiliert werden, wofür das erfindungsgemäße Fräsen und Schleifen vorgesehen sind. Bei neuen Schienen ist es zweckmäßig, die Walzhaut zu entfernen, um bessere Laufeigenschaften, eine längere Lebensdauer und eine Lärmminderung zu erzielen ; hierfür genügt der erfindungsgemäße Schleifvorgang ohne vorhergehendes Fräsen.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, muß-je nach Abnutzung der Schiene-relativ viel Material abgetragen werden, was wiederum, um den Schienenverkehr möglichst wenig zu behindern, bei verlegten Schienen möglichst schnell und preiswert durchzuführen ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die stationär angeordnet ist und an der die zu bearbeitende Schiene 1 vorbeibewegt wird. Fig. 3 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, die in einer fahrbaren Einrichtung, wie einer Lokomotive, eingebaut ist, so daß mit dieser Vorrichtung bereits verlegte Schienen bearbeitet werden können. Hierbei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung doppelt vorhanden, so daß sowohl die linke als auch die rechte Schiene mit einer Überfahrt fertig bearbeitet werden können. Die untereinander gleichen Teile und Einrichtungen der stationären Einrichtung sowie der fahrbaren Vorrichtung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Mit 7 ist eine Fräseinheit bezeichnet, deren Fräser 8 als Umfangsfräser ausgebildet ist.
Dieser Fräser 8 ist über einen Antriebsmotor 9 und ein Getriebe 10 antreibbar, wobei die Drehrichtung so gewählt ist, daß die Schiene 1 im Gleichlauffräsverfahren bearbeitet wird.
Unmittelbar benachbart zur Fräseinheit 7 ist eine Schleifeinheit 11 vorgesehen, deren Schleifscheibe 12 mittels eines Antriebs 13 antreibbar ist, u. zw. vorzugsweise ebenfalls in der Drehrichtung wie der Fräser 8, so daß ein Gleichlaufschleifen an der Schiene 1 durchgeführt wird. Die Schleifscheibe 12 ist mit einer Schleiftiefenregelung 14 ausgestattet, so daß die Schleifscheibe 12 kontinuierlich entsprechend ihrer Abnutzung an die Schiene 1 nachgestellt werden kann. Diese Schleiftiefenregelung 14 umfaßt eine Meßeinrichtung zum Messen des sich kontinuierlich verringernden Durchmessers des Umfanges der Schleifscheibe 12 ; sie kann auch auf Meßdaten von Messungen des Antriebsmomentes zurückgreifen.
Sowohl die Frässpäne als auch die Schleifspäne bzw. der Schleifstaub werden unmittelbar nach ihrem Entstehen abgesaugt, u. zw. über Absaugeinrichtungen 15 und 16.
Unmittelbar vor der Fräseinheit 7 und unmittelbar nach der Schleifeinheit 11 sind jeweils Führungen 17 für die Schiene 1 vorgesehen, gegen die die Schiene 1 mittels Unterstützungsrollen 18 preßbar ist, wobei zumindest der Fahrspiegel 4 der Schiene 1, vorzugsweise der Scheitel des Schienenkopfes 3, preßbar ist. Weiters sind entlang der Vorrichtung beidseitig am Schienenkopf 3 angreifende Seitenführungsrollen 19 vorgesehen, wobei die an Seite der Fahrkante 6 der Schiene 1 anliegenden Seitenführungsrollen 19 in ihrer Lage fixiert sind. Die Schiene wird von den an der gegenüberliegenden Seite anliegenden Seitenführungsrollen 19 gegen die fixierten Seitenführungsrollen 19 gepreßt, wodurch die Schiene 1 eine exakte Lage gegenüber der Fräseinheit und Schleifeinheit einnimmt.
Zwischen der Fräseinheit 7 und der Schleifeinheit 11 ist eine weitere Führung 20 vorgesehen, die mit einer Dämpfung versehen ist, um vom Fräser verursachte Schwingungen an der Schiene 1 zu eliminieren.
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Achse 21 der Schleifscheibe gegenüber einer senkrecht zur Längsrichtung der Schiene gelegten Ebene 22 um einen Winkel a geneigt, der größer ist als 0, vorzugsweise zwischen 1 und 20° liegt, u. zw. jeweils in Abhängigkeit des vor dem Schleifen vorhandenen Zustandes der Schiene l. Weist der Schienenkopf 3 bereits vor dem Schleifen einen durch Fräsen dem idealen Querschnitt nahekommenden Querschnitt auf, oder ist die Schiene 1 im Neuzustand noch mit einer Walzhaut versehen, so liegt der Winkel a zweckmäßig zwischen 5 und 12°, idealerweise bei 8°. Ist der Vorzustand des Querschnittes jedoch weniger genau dem idealen Querschnittsprofil angepaßt, z. B. nur grob geschruppt, so ist zur Sicherstellung eines optimalen Zerspanungsvolumens bei großer Standzeit der Schleifscheibe ein kleinerer Winkel a, vorzugsweise zwischen 1 und 6°, zweckmäßig.
Die Schleifscheibe 12 ist im Neuzustand bereits vorprofiliert, d. h. sie weist etwa das Gegenprofil zur Schiene 1 auf. Um dieses Gegenprofil exakt herzustellen, ist vorteilhaft eine Abzieheinrichtung 23 mit einem Abziehstein 24, vorgesehen, der gegen den Umfang der Schleifscheibe 12 preßbar ist. Dieser Abziehstein weist genau das gewünschte herzustellende Profil auf und er schließt mit der Schleifscheibe ebenfalls den Winkel a ein. Dieser Abziehstein 24 wird vor Beginn des Schleifens der ersten Schiene 1 gegen die Schleifscheibe 12 gepreßt, bis diese dessen Profil angenommen hat.
Während des Schleifens der Schiene 1 kann der Abziehstein 24 von der Schleifscheibe 12 abgehoben werden, denn die Schleifscheibe profiliert sich selbst am Vorprofil, d. h. an der gefrästen Schienenkopffläche bzw. an der noch mit der Walzhaut versehenen Schienenkopfoberfläche. Der Abziehstein kann gegebenenfalls zur zeitweiligen Schärfung an die Schleifscheibe 12 während des Bearbeitens eines Schienenkopfes 3 an die Schleifscheibe 12 angestellt werden.
Zur Einstellung eines genauen Gegenprofiles der Schleifscheibe 12 kann auch die Schiene 1, sofern sie hinreichend genau gefräst ist oder noch die Walzhaut aufweist, herangezogen werden.
Wenn, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, eine gefräste Schienenkopfoberfläche geschliffen wird, so hat die profilierte Schleifscheibe 12 vorrangig nur noch die Aufgabe, die vom Fräser 8 erzeugten Wellen zu glätten und ein Längsschleifbild zu erzeugen.
Durch das erfindungsgemäße Schrägstellen der Schleifscheibe 12 ergeben sich besonders gute Eingriffsbedingungen und ein hoher Glätteffekt. Der Eingriff der schräg gestellten Schleifscheibe 12 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Es ist zu erkennen, daß die Schrägstellung einen günstigen Eingriffswinkel, insbesondere am Übergang des konvexen Teiles 5 des Schienenkopfes 3 in die Seitenflächen 25 des Schienenkopfes 3 ergibt. Diese günstigen Eingriffsbedingungen gestatten auch an diesen Stellen einen hinreichend großen Abtrag von Material bei sehr gutem thermischen Verhalten, so daß kein Brand auf der geschliffenen Fläche entstehen kann. Weiters ergibt sich hierdurch eine sehr gute Standzeit der Schleifscheibe 12.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Achse 21 der Schleifscheibe 12 gegenüber der Längs- Symmetriemittelebene 26 der Schiene ebenfalls geneigt ist, u. zw. um einen Winkel ß, dessen Größe zwischen 1 und 20° liegen kann.
Sollen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschiedliche Schienenprofile bearbeitet werden, so kann zweckmäßig die Achse 21 der Schleifscheibe 12 an der Vorrichtung verstellbar angeordnet sein.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Fräseinheit 7 und die Schleifeinheit 11 in einem Schienenfräszug 27 eingebaut. Der Fräser 8 und die Schleifscheibe 12 werden mittels Stelleinrichtungen 28 etwa vertikal gegen die Schiene 1 bewegt, bis die Führungen 17 und 20 am Schienenkopf 3 aufliegen. Eine Bewegung der Schleifeinheit 11 und der Fräseinheit 7 in seitlicher Richtung zur Fahrkante 6 ist ebenfalls möglich, bis Seitenführungsrollen 19 an dem Schienenkopf 3 anliegen.
