本實用新型涉及焊軌設備，尤其是涉及一種鋼軌窄間隙電弧焊軌機，屬于焊軌技術領域。

背景技術：

目前，高鐵無縫鋼軌焊接事業應用在國內取得良好的發展。關于鋼軌的焊接方法主要有閃光焊、氣壓焊、鋁熱焊和電弧焊4種方法。其中，固定式閃光焊主要用于廠焊或基地焊，移動式閃光焊及移動式氣壓焊用于單元軌節現場焊，鋁熱焊及電弧焊常用于現場鎖定焊、大修換軌和道岔焊接。但是以上4種鋼軌焊接方法都存在一定的不足，致使鋪設無縫線路的技術不能進一步提升。

電弧焊是采用極間低電壓大流量持續供電所產生的電弧，將金屬熔化后進行焊接的一種方法，它是現代工業生產的一項重要加工工藝，具有省金屬材料，減輕勞動強度，提高生產效率，以及保持良好的水密、氣密等特點。

在世界各國鐵路中，使用較多的焊接方法為閃光焊及鋁熱焊，而電弧焊卻使用得很少，國內更是很少關于焊接鋼軌專用的電弧焊軌機。未來的中國鋼軌焊接趨勢，勢必也會向設備小型化、智能化的方向發展，所以研發高鐵建設用全自動鋼軌窄間隙電弧焊軌機具有充分必要和價值。

技術實現要素：

鑒于以上所述，本實用新型要解決的技術問題為：提供一種鋼軌窄間隙電弧焊軌機，設備結構合理易安裝，焊接效率高且質量穩定。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種鋼軌窄間隙電弧焊軌機，包括焊接機架、焊接夾具機構、XYZ位移機構、送絲機構、擺動機構及操作機構，

所述焊接機架包括水平機架和豎直機架，在水平機架的邊框上設置有定位連接銷，在豎直機架的底端設置有與定位連接銷尺寸匹配的固定套筒，

所述豎直機架通過固定套筒插接于水平機架上的定位連接銷上，所述焊接夾具機構設置在水平機架上，所述XYZ位移機構、送絲機構、擺動機構及操作機構設置在豎直機架上，所述操作機構線路連接于XYZ位移機構、送絲機構、擺動機構及焊接夾具機構，控制各機構的電機運動，

所述水平機架包括兩個側邊、以及連接于兩個側邊之間的多個橫梁，所述橫梁位于待焊接鋼軌頂邊上，在每個橫梁上設置垂直于待焊接鋼軌頂邊的調節螺栓，通過調節螺栓調節水平機架在待焊接鋼軌頂邊上的平整度，

在每個橫梁的一端設置活動開口以及位于活動開口兩邊的連接板，且相鄰橫梁上的活動開口及連接板均對角設置，

在每個橫梁的活動開口部位均設置一個彈性夾緊塊，所述彈性夾緊塊穿過活動開口并鉸接于連接板上，在每個橫梁下端靠近彈性夾緊塊位置設置固定螺栓，通過調節固定螺栓擠壓彈性夾緊塊，從而將水平機架夾緊在待焊接鋼軌上，

所述焊接夾具機構包括側壁夾具組件和底座夾具組件，所述側壁夾具組件包括一個側壁夾具電機及兩套對稱設置的電極連接桿、電極夾具、電極塊，所述電極連接桿一端通過活動螺栓設置在水平機架上，電極連接桿的另一端設置電極夾具，在電極夾具上設置電極塊，

所述側壁夾具電機設置在水平機架上，在側壁夾具電機的轉動軸承上設置轉動盤，每個電極連接桿的中部位置鉸接活動連桿且活動連桿的另一端設置在轉動盤上，通過側壁夾具電機帶動轉動盤轉動，從而活動連桿帶動電極連接桿收緊運動，實現兩個電極塊夾住待焊接鋼軌，

所述底座夾具組件包括兩套底座固定螺帽、底座連接桿及底座夾具，所述底座固定螺帽設置在水平機架上，底座連接桿上部設置螺紋且底座連接桿螺紋連接于底座固定螺帽上，所述底座夾具活動設置在底座連接桿的另一端，通過底座連接桿螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具頂住待焊接鋼軌的底部，

所述XYZ位移機構包括Z向升降組件、X向位移組件和Y向位移組件，所述Z向升降組件包括Z向機殼、升降電機、升降螺桿及升降方形螺紋套桿，Z向機殼設置于豎直機架的側壁上，升降電機設置在Z向機殼頂部，升降螺桿位于Z向機殼內部并且升降螺桿一端連接于升降電機的傳動軸，升降方形螺紋套桿套接于升降螺桿上，升降方形螺紋套桿的另一端設置Z向固定平臺，通過升降電機帶動升降螺桿轉動，升降螺桿旋轉帶動升降方形螺紋套桿，從而帶動Z向固定平臺升降運動，

所述Y向位移組件設置在Z向固定平臺上，所述Y向位移組件包括Y向機殼、Y向電機、Y向螺桿及Y向方形螺紋套桿，所述Y向電機設置在Y向機殼一端并與Y向機殼內部的Y向螺桿通過傳動軸相連接，Y向螺桿與Y向方形螺紋套桿通過螺紋相套接，在Y向方形螺紋套桿的另一端設置Y向固定平臺，通過Y向電機帶動Y向螺桿轉動，Y向螺桿旋轉帶動Y向固定平臺，從而帶動Y向固定平臺Y向運動，

所述X向位移組件設置在Y向固定平臺上，所述X向位移組件包括X向機殼、X向電機、X向螺桿及X向方形螺紋套桿，同樣，所述X向電機設置在X向機殼一端并與X向機殼內部的X向螺桿相連接，X向螺桿與X向方形螺紋套桿通過螺紋相套接，在X向方形螺紋套桿的另一端設置擺動固定平臺，通過X向電機帶動X向螺桿轉動，X向螺桿旋轉帶動X向固定平臺，從而帶動擺動固定平臺X向運動，

所述擺動機構包括控制搖擺的步進馬達、以及與步進馬達的傳動軸相連接的擺動連接桿，所述步進馬達設置在擺動固定平臺上，在擺動連接桿另一端設置焊咀，通過步進馬達帶動擺動連接桿運動，從而控制焊咀的擺動，

所述送絲機構包括焊絲盤、送絲機及送絲管，所述焊絲盤設置在豎直機架頂部，所述焊絲盤、送絲機及焊咀通過送絲管相連接，所述送絲機包括送絲電機及滑輪，所述滑輪與送絲電機的傳動軸相連接，焊絲盤上的焊絲穿過送絲管達到送絲機，通過送絲電機帶動滑輪滾動，從而進行引導焊絲下行，再經過送絲管直至穿過焊咀達到待焊接鋼軌上。

作為優選，所述彈性夾緊塊穿過活動開口并通過活動螺栓鉸接于連接板上，便于更換不同形狀的彈性夾緊塊以匹配不同類型的鋼軌。

作為優選，所述電極夾具上設置固定螺栓，通過固定螺栓將電極塊固定在電極夾具上，便于更換不同形狀的電極塊滿足焊接不同鋼軌（軌腰部分）的需要。

作為優選，所述Z向機殼、Y向機殼、X向機殼內均對稱設置2至4個方形螺紋套桿滑輪，便于方形螺紋套桿的穩定光滑運動。

作為優選，所述水平機架的兩端均設置把手，所述豎直機架的頂部設置把手，豎直機架的底端設置滾輪，便于焊接機架的安裝、拆卸及運輸。

作為優選，所述焊接機架采用空心四方管材，使得重量減輕，兩人可以輕松抬動。

本鋼軌窄間隙電弧焊軌機的焊接方法為：

S1：將鋼軌窄間隙電弧焊軌機運動至待待焊接鋼軌的焊縫位置，通過調節螺栓調節水平機架在待焊接鋼軌頂邊上的平整度，通過底座連接桿螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具頂住待焊接鋼軌的底部；

S2：通過側壁夾具電機帶動轉動盤轉動，將兩個電極塊夾住待焊接鋼軌兩側，調節底座連接桿螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具頂住待焊接鋼軌的底部；

S3：接通電源；

S4：引弧焊接，PLC自動控制。

本實用新型采用了上述技術方案，具有以下有益效果：

本鋼軌窄間隙電弧焊軌機采用模塊化設計，結構簡單，安裝及拆卸方便，造作簡單，便于焊接大型設備無法焊接的角落、岔道等；采用自保護藥芯焊絲無需進行氣體保護，焊縫質量高。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構示意圖；

圖2為本實用新型彈性夾緊塊部分放大結構示意圖；

圖3為本實用新型水平機架結構示意圖；

圖4為本實用新型豎直機架結構示意圖；

圖5為本實用新型水平機架背面局部放大示意圖。

圖中：1-水平機架，2-豎直機架，3-操作機構，6-X向位移組件， 7-Y向位移組件，8-擺動機構，101-定位連接銷，102-側邊，103-橫梁，104-彈性夾緊塊，105-固定螺栓，201-升降電機，202-升降螺桿，203-升降方形螺紋套桿，204-Z向固定平臺，205-方形螺紋套桿滑輪，401-側壁夾具電機，402-電極連接桿，403-電極夾具，404-轉動盤，405-活動連桿，407-底座連接桿，408-底座夾具，501-焊絲盤，502-送絲機，503-送絲管，504-焊咀。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

參見圖1至圖5，本實用新型一較佳實施例所述的

一種鋼軌窄間隙電弧焊軌機，包括焊接機架、焊接夾具機構、XYZ位移機構、送絲機構502、擺動機構8及操作機構3，

所述焊接機架包括水平機架1和豎直機架2，在水平機架1的邊框上設置有定位連接銷101，在豎直機架2的底端設置有與定位連接銷101尺寸匹配的固定套筒，

所述豎直機架2通過固定套筒插接于水平機架1上的定位連接銷101上，所述焊接夾具機構設置在水平機架1上，所述XYZ位移機構、送絲機構502、擺動機構8及操作機構3設置在豎直機架2上，所述操作機構3線路連接于XYZ位移機構、送絲機構502、擺動機構8及焊接夾具機構，控制各機構的電機運動，

所述水平機架1包括兩個側邊102、以及連接于兩個側邊102之間的多個橫梁103，所述橫梁103位于待焊接鋼軌頂邊上，在每個橫梁103上設置垂直于待焊接鋼軌頂邊的調節螺栓，通過調節螺栓調節水平機架1在待焊接鋼軌頂邊上的平整度，

在每個橫梁103的一端設置活動開口以及位于活動開口兩邊的連接板，且相鄰橫梁103上的活動開口及連接板均對角設置，

在每個橫梁103的活動開口部位均設置一個彈性夾緊塊104，所述彈性夾緊塊104穿過活動開口并鉸接于連接板上，在每個橫梁103下端靠近彈性夾緊塊104位置設置固定螺栓105，通過調節固定螺栓105擠壓彈性夾緊塊104，從而將水平機架1夾緊在待焊接鋼軌上，

所述焊接夾具機構包括側壁夾具組件和底座夾具組件，所述側壁夾具組件包括一個側壁夾具電機401及兩套對稱設置的電極連接桿402、電極夾具403、電極塊，所述電極連接桿402一端通過活動螺栓設置在水平機架1上，電極連接桿402的另一端設置電極夾具403，在電極夾具403上設置電極塊，

所述側壁夾具電機401設置在水平機架1上，在側壁夾具電機401的轉動軸承上設置轉動盤，每個電極連接桿402的中部位置鉸接活動連桿405且活動連桿405的另一端設置在轉動盤上，通過側壁夾具電機401帶動轉動盤轉動，從而活動連桿帶動電極連接桿402收緊運動，實現兩個電極塊夾住待焊接鋼軌，

所述底座夾具組件包括兩套底座固定螺帽、底座連接桿407及底座夾具408，所述底座固定螺帽設置在水平機架1上，底座連接桿407上部設置螺紋且底座連接桿407螺紋連接于底座固定螺帽上，所述底座夾具408活動設置在底座連接桿407的另一端，通過底座連接桿407螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具408頂住待焊接鋼軌的底部，

所述XYZ位移機構包括Z向升降組件、X向位移組件6和Y向位移組件7，所述Z向升降組件包括Z向機殼、升降電機201、升降螺桿202及升降方形螺紋套桿203，Z向機殼設置于豎直機架2的側壁上，升降電機201設置在Z向機殼頂部，升降螺桿202位于Z向機殼內部并且升降螺桿202一端連接于升降電機201的傳動軸，升降方形螺紋套桿203套接于升降螺桿202上，升降方形螺紋套桿203的另一端設置Z向固定平臺204，通過升降電機201帶動升降螺桿202轉動，升降螺桿202旋轉帶動升降方形螺紋套桿203，從而帶動Z向固定平臺204升降運動，

所述Y向位移組件7設置在Z向固定平臺204上，所述Y向位移組件7包括Y向機殼、Y向電機、Y向螺桿及Y向方形螺紋套桿，所述Y向電機設置在Y向機殼一端并與Y向機殼內部的Y向螺桿通過傳動軸相連接，Y向螺桿與Y向方形螺紋套桿通過螺紋相套接，在Y向方形螺紋套桿的另一端設置Y向固定平臺，通過Y向電機帶動Y向螺桿轉動，Y向螺桿旋轉帶動Y向固定平臺，從而帶動Y向固定平臺Y向運動，

所述X向位移組件6設置在Y向固定平臺上，所述X向位移組件6包括X向機殼、X向電機、X向螺桿及X向方形螺紋套桿，同樣，所述X向電機設置在X向機殼一端并與X向機殼內部的X向螺桿相連接，X向螺桿與X向方形螺紋套桿通過螺紋相套接，在X向方形螺紋套桿的另一端設置擺動固定平臺，通過X向電機帶動X向螺桿轉動，X向螺桿旋轉帶動X向固定平臺，從而帶動擺動固定平臺X向運動，

所述擺動機構8安裝在X向固定平臺上，所述擺動機構8包括控制搖擺的步進馬達、以及與步進馬達的傳動軸相連接的擺動連接桿，所述步進馬達設置在擺動固定平臺上，在擺動連接桿另一端設置焊咀504，通過步進馬達帶動擺動連接桿運動，從而控制焊咀504的擺動，

所述送絲機構502包括焊絲盤501、送絲機502及送絲管503，所述焊絲盤501設置在豎直機架2頂部，所述焊絲盤501、送絲機502及焊咀504通過送絲管503相連接，所述送絲機502包括送絲電機及滑輪，所述滑輪與送絲電機的傳動軸相連接，焊絲盤501上的焊絲穿過送絲管503達到送絲機502，通過送絲電機帶動滑輪滾動，從而進行引導焊絲下行，再經過送絲管503直至穿過焊咀504達到待焊接鋼軌上。

本較佳實施例中，所述彈性夾緊塊104穿過活動開口并通過活動螺栓鉸接于連接板上，便于更換不同形狀的彈性夾緊塊104以匹配不同類型的鋼軌。

本較佳實施例中，所述電極夾具上設置固定螺栓105，通過固定螺栓105將電極塊固定在電極夾具上，便于更換不同形狀的電極塊滿足焊接不同鋼軌（軌腰部分）的需要。

本較佳實施例中，所述Z向機殼、Y向機殼、X向機殼內均對稱設置4個方形螺紋套桿滑輪205，便于方形螺紋套桿的穩定光滑運動。

本較佳實施例中，所述水平機架1的兩端均設置把手，所述豎直機架2的頂部設置把手，豎直機架2的底端設置滾輪，便于焊接機架的安裝、拆卸及運輸。

本較佳實施例中，所述焊接機架采用空心四方管材，使得重量減輕，兩人可以輕松抬動。

本鋼軌窄間隙電弧焊軌機的焊接方法為：

S1：將鋼軌窄間隙電弧焊軌機運動至待待焊接鋼軌的焊縫位置，通過調節螺栓調節水平機架在待焊接鋼軌頂邊上的平整度，通過底座連接桿螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具頂住待焊接鋼軌的底部；

S2：通過側壁夾具電機帶動轉動盤轉動，將兩個電極塊夾住待焊接鋼軌兩側，調節底座連接桿螺紋擰緊在底座固定螺帽上調整高度使得底座夾具頂住待焊接鋼軌的底部；

S3：接通電源；

S4：引弧焊接，PLC自動控制。

工藝上的改進點：

1）焊接前鋼軌預熱至500℃；

2）加入簡易熱處理爐（氧乙炔火焰），進行焊后熱處理（680±30℃，保溫10min）；

3）加入水冷裝置加速散熱；

4）對軌頂使用硬度較高的藥芯焊絲焊接，軌腰，軌底腳使用韌性較好的藥芯焊絲材料分2階段焊接，以獲得良好的抗壓性和抗拉性。