以相同方式進(jìn)行鋼軌13的右軌掃描，確定鋼軌13的軌廓和軌距。通過對鋼軌13的軌廓和軌距進(jìn)行檢測，可以確定鋼軌13是否符合銑削作業(yè)的要求。如果鋼軌13的軌廓和軌距不符合要求，鋼軌銑削作業(yè)裝置則停止下降。
[0058]當(dāng)鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)完成鋼軌13的軌廓和軌距測量后，銑盤I與Z向升降油缸12同步下降，角度傳感器7第二次打開并壓在鋼軌13上，角度傳感器7在銑盤I的帶動下同步下降。當(dāng)弦線傳感器11檢測到定位靴(仿形靴)8距離鋼軌13的軌面5_左右時(shí)，Z向升降油缸12停止下降。伺服機(jī)構(gòu)二 22驅(qū)動銑盤I在Y向向鋼軌13的內(nèi)側(cè)移動，在此過程中角度傳感器7 —直壓在鋼軌13的軌面上并滑過鋼軌13的整個(gè)R型鋼軌表面。當(dāng)角度傳感器7滑至鋼軌13的內(nèi)側(cè)剛好產(chǎn)生突變時(shí)，銑盤I則停止Y向移動，角度傳感器7收回。鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)通過前高度定位傳感器4、后高度定位傳感器2和側(cè)向定位傳感器5進(jìn)行Y向和Z向的最終定位。銑盤I在伺服機(jī)構(gòu)二 22的帶動下沿垂(Z)向下降至銑盤I的下邊緣到軌面的距離為4mm左右時(shí)，銑盤I在Z向停止運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)Z向定位。在Z向定位完成后，銑盤I沿Y向向外移動，至側(cè)向定位傳感器5的中位，則Y向定位完成，并完成對銑盤I的最終定位。
[0059]如附圖4所示，控制系統(tǒng)還進(jìn)一步包括油缸控制模塊16和伺服機(jī)構(gòu)一 17，由油缸控制模塊16控制伺服機(jī)構(gòu)一 17驅(qū)動Z向升降油缸12輸出恒定的壓力，前定位靴壓力傳感器10和后定位靴壓力傳感器9將定位靴8的垂向位移轉(zhuǎn)換為壓力。為了減少線路凸起或凹陷對銑削作業(yè)的質(zhì)量影響，作業(yè)過程中要保持定位靴8的壓力恒定，進(jìn)而保證Z向位移恒定。油缸控制模塊16根據(jù)設(shè)定的壓力值和銑削作業(yè)過程中Z向升降油缸12輸出的壓力值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。當(dāng)鋼軌13上存在有凸起或凹陷時(shí)，Z向升降油缸12的垂向位移變化引起前定位靴壓力傳感器10和后定位靴壓力傳感器9的位移變化，前定位靴壓力傳感器10和后定位靴壓力傳感器9檢測壓力值的變化，并通過油缸控制模塊16調(diào)節(jié)伺服機(jī)構(gòu)一 17的輸出，進(jìn)而使Z向升降油缸12輸出恒定的壓力。壓力恒定目的主要是實(shí)現(xiàn)銑削Z向起始點(diǎn)的定位，也可以稱為Z向銑削零點(diǎn)。定位靴8的長度為400mm左右，這樣波長小于400mm的短波長就會被消除，而波長大于400mm的波磨則不能被消除，從而保證了鋼軌的平順性并達(dá)到將危害較大的短波長波磨消除的效果。
[0060]如附圖5所示，控制系統(tǒng)還進(jìn)一步包括運(yùn)動控制模塊18、單電機(jī)驅(qū)動模塊19和主軸電機(jī)20，由運(yùn)動控制模塊18控制單電機(jī)驅(qū)動模塊19驅(qū)動主軸電機(jī)20維持恒定的轉(zhuǎn)速，主軸電機(jī)20帶動銑盤I對鋼軌13進(jìn)行銑削作業(yè)。運(yùn)動控制模塊18根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速值、進(jìn)給速度值以及銑削作業(yè)過程中主軸電機(jī)20反饋的轉(zhuǎn)速值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，主軸電機(jī)20恒線速度運(yùn)行。當(dāng)設(shè)定的轉(zhuǎn)速值、進(jìn)給量增加時(shí)，主軸電機(jī)20的輸出功率下降，主軸電機(jī)20的轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)設(shè)定的轉(zhuǎn)速值、進(jìn)給量減小時(shí)，主軸電機(jī)20的輸出功率上升，主軸電機(jī)20的轉(zhuǎn)速下降。
[0061]主軸電機(jī)20恒線速度運(yùn)行，當(dāng)進(jìn)給量和作業(yè)速度增加時(shí)，為了保證恒線速度，主軸電機(jī)20的功率就會增加。為了保證作業(yè)質(zhì)量，可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)給量和作業(yè)速度來實(shí)現(xiàn)總功率穩(wěn)定在60%以下，使得輸出功率與速度、進(jìn)給量相匹配。否則，長時(shí)間功率過大，將會造成鋼軌13的銑削面發(fā)藍(lán)。銑削作業(yè)控制主要是控制銑刀的切削點(diǎn)線速度，保證鋼軌13銑削的光潔和連續(xù)。主軸電機(jī)20旋轉(zhuǎn)帶動銑盤I旋轉(zhuǎn)，銑刀固定在銑盤I上，在很高的線速度下，能夠?qū)︿撥?3的相應(yīng)部位進(jìn)行銑削。銑削的恒線速度控制主要是控制主軸電機(jī)20的轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速恒定的情況下，可以忽略銑刀的磨耗帶來的變化。作為本發(fā)明一種較佳的具體實(shí)施例，主軸電機(jī)20采用恒線速度的控制方式，當(dāng)鋼軌銑削作業(yè)車的作業(yè)走行速度多1.0km/h時(shí)，主軸電機(jī)20的線速度為260m/min。當(dāng)鋼軌銑削作業(yè)車的作業(yè)走行速度< 1.0 km/h時(shí)，主軸電機(jī)20的線速度為180m/min，線速度可以手動設(shè)定，每次改變量為5m/min。恒定線速度控制主要是由驅(qū)動控制器S120來驅(qū)動主軸電機(jī)20實(shí)現(xiàn)的。如附圖1所示，驅(qū)動控制器S120由線性整流模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊組成。驅(qū)動控制器S120是一種帶有矢量控制和伺服控制的模塊化傳動控制模塊，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)帶運(yùn)動控制的多軸傳動，以及所有傳動軸的轉(zhuǎn)速控制和扭矩控制。
[0062]如附圖6所示，控制系統(tǒng)還進(jìn)一步包括雙電機(jī)驅(qū)動模塊21和伺服機(jī)構(gòu)二 22，由運(yùn)動控制模塊18控制雙電機(jī)驅(qū)動模塊21驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)二 22維持恒定的銑削量。油缸控制模塊16根據(jù)設(shè)定的進(jìn)給量、鋼軌13的不平順度，以及伺服機(jī)構(gòu)二 22的銑削量反饋值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。雙電機(jī)驅(qū)動模塊21通過伺服機(jī)構(gòu)二 22分別控制Z軸電機(jī)和Y軸電機(jī)。伺服機(jī)構(gòu)二 22輸出的垂向銑削量通過前高度定位傳感器4和后高度定位傳感器2進(jìn)行反饋，伺服機(jī)構(gòu)二 22輸出的側(cè)向銑削量通過側(cè)向定位傳感器5進(jìn)行反饋。
[0063]在作業(yè)過程中，銑削作業(yè)點(diǎn)是在作業(yè)零點(diǎn)的基礎(chǔ)上根據(jù)操作員設(shè)定的進(jìn)給量后確定的銑削作業(yè)下刀點(diǎn)在鋼軌13上的位置，是進(jìn)給量和零點(diǎn)位置的疊加。在作業(yè)的過程中，由于鋼軌13表面的起伏變化，零點(diǎn)位置也應(yīng)該隨時(shí)變化，以保證切削進(jìn)給量的一致，跟隨鋼軌13表面的起伏變化進(jìn)行變化的控制稱為隨動控制。作業(yè)操作人員在作業(yè)前可以手動設(shè)定銑削作業(yè)的進(jìn)給量，走行過程中也可以根據(jù)實(shí)際情況，手動調(diào)整進(jìn)給量，進(jìn)給量包括Z向進(jìn)給量和Y向偏移量，其中Z向進(jìn)給量以0.1mm為單位進(jìn)行調(diào)整，Y向偏移量以Imm為單位進(jìn)行設(shè)置。通過前定位靴壓力傳感器10、后定位靴壓力傳感器9和側(cè)向定位傳感器5確定鋼軌13的起伏變化，經(jīng)過處理確定作業(yè)零點(diǎn)，驅(qū)動Y向、Z向伺服電機(jī)動作，調(diào)整作業(yè)點(diǎn)的相對位置。其中，Y向的跟隨零點(diǎn)由側(cè)向定位傳感器5進(jìn)行測量，并以0.1mm的精度實(shí)施調(diào)整Y向銑削量的跟隨調(diào)整，Z向的跟隨零點(diǎn)由前高度定位傳感器4和后高度定位傳感器2檢測。
[0064]上述發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟為:
[0065]A:根據(jù)銑削作業(yè)要求，采用輸出信號為O?20mA電流，精度ImA的電液伺服閥進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)銑盤I可以在Z向移動，檢測Z向的弦線傳感器11的輸出值以確定垂向的實(shí)際位移；并設(shè)計(jì)激光檢測傳感器3對鋼軌13的Y向軌廓進(jìn)行掃描定位；
[0066]B:通過前定位靴壓力傳感器10、后定位靴壓力傳感器9檢測定位靴8受到的壓力，設(shè)計(jì)基于PID控制算法的閉環(huán)控制系統(tǒng)對定位靴8的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)定位靴8的壓力恒定；
[0067]C:設(shè)計(jì)基于S120伺服驅(qū)動器的伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)，編寫S7317及SM0T10N D435-2控制程序?qū)崿F(xiàn)對Z向、Y向伺服驅(qū)動控制及主軸電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)控制；
[0068]D:根據(jù)前高度定位傳感器4和后高度定位傳感器2，以及側(cè)向定位傳感器5檢測的實(shí)時(shí)值調(diào)節(jié)Z向伺服驅(qū)動系統(tǒng)，調(diào)節(jié)Z向和Y向伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)仿型銑盤I的Z/Y向跟隨控制。
[0069]本發(fā)明鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)不僅適用于軌道仿形銑削控制，同時(shí)適用于軌道仿形磨削控制系統(tǒng)。
[0070]通過實(shí)施本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到以下技術(shù)效果:
[0071](I)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)能夠解決現(xiàn)有恒功率銑磨作業(yè)控制系統(tǒng)難以檢測實(shí)際切削量，對應(yīng)理論切削量下對應(yīng)的準(zhǔn)確功率難以確定，磨削功率精度低、誤差大，無法滿足作業(yè)后線路平順性要求的技術(shù)問題；
[0072](2)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)解決了銑削作業(yè)后有效消除線路短波誤差的技術(shù)問題，并保持原有線路長波軌廓形狀，起到了鋼軌防御性維護(hù)的要求；
[0073](3)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)銑削控制采用西門子SIM0T10N+S120的運(yùn)動控制系統(tǒng)方案，通過將邏輯控制、驅(qū)動控制控制融為一體，使用同一平臺同一軟件，使得各部分可相互直接訪問而無需中轉(zhuǎn)或解析，系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提尚;
[0074](4)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)采用故障安全型PLC與故障安全型分布式10，通過硬件冗余及軟件冗余機(jī)制最大限度的保證在銑削作業(yè)程中人員與設(shè)備的安全并穩(wěn)定尚效的運(yùn)tx ;
[0075](5)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的鋼軌銑削作業(yè)控制系統(tǒng)控制器之間采用PR0FINET網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，該協(xié)議在更適合較大的數(shù)據(jù)量傳輸，方便在主控器與銑、磨系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也不會因此影響力控制層設(shè)備的運(yùn)行；左、右銑削控制器與其子站間通過