高速機(jī)車輪車削加工工藝優(yōu)化方案

導(dǎo)語(yǔ)：高速機(jī)車輪車削加工工藝優(yōu)化方案一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對(duì)Φ1250高速機(jī)車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高等難題，選用加工刀具、制定車削加工方案、編寫加工程序并上機(jī)試切以驗(yàn)證加工方案的合理性。在試切過(guò)程中通過(guò)分析加工中心左右通道加工、等待時(shí)長(zhǎng)及速度匹配情況，優(yōu)化加工工藝方案，選用更合適的刀具，最終大幅提升了加工效率，而且表面加工質(zhì)量也明顯提高，為后續(xù)加工該類機(jī)車輪積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)車輪；車削加工；工藝；優(yōu)化

Φ1250高速機(jī)車輪是太原重工軌道交通設(shè)備有限公司出口歐洲某國(guó)的高端機(jī)車輪產(chǎn)品，在此之前已成功研制了時(shí)速160km客運(yùn)機(jī)車用Φ1250機(jī)車輪，但其在結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及尺寸精度要求方面與Φ1250高速機(jī)車輪相比都有一定差距。該Φ1250高速機(jī)車輪之前一直由歐洲某國(guó)際知名車輪廠商壟斷生產(chǎn)，此次太原重工軌道交通設(shè)備有限公司能夠成功開發(fā)并批量生產(chǎn)該機(jī)車輪，不僅打破了國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在高端機(jī)車輪產(chǎn)品制造領(lǐng)域的壟斷，也對(duì)后續(xù)開發(fā)高端機(jī)車輪市場(chǎng)以及技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備等方面有著重要的戰(zhàn)略意義。Φ1250高速機(jī)車輪制造的最大難點(diǎn)和瓶頸都在加工環(huán)節(jié)，而且該產(chǎn)品交貨期非常緊張，因此本文針對(duì)該機(jī)車輪原車削加工工藝方案加工效率較低無(wú)法滿足產(chǎn)品交付期的問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化。

1Φ1250高速機(jī)車輪結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

Φ1250高速機(jī)車輪三維模型如圖1所示。其主要技術(shù)參數(shù)如下：材質(zhì)為ER9；滾動(dòng)圓直徑為Φ1250±0．25mm，表面硬度為HB265～HB302；輻板厚度為31±0．3mm，表面粗糙度為Rz10，平面端面跳動(dòng)≤0．1mm，內(nèi)外側(cè)輻板平行度≤0．1mm；內(nèi)側(cè)輞轂距為10．5±0．3mm，內(nèi)側(cè)輞輻距為52±0．3mm。該機(jī)車輪結(jié)構(gòu)與常規(guī)機(jī)車輪相比較為特殊，其外側(cè)輪轂需車削加工特殊形狀的環(huán)槽，環(huán)槽直徑為Φ303±0．2mm，內(nèi)部開口寬度為20±0．2mm，環(huán)槽底部距輪轂端面的距離為43±0．3mm，在此基礎(chǔ)上還需銑削加工180°對(duì)稱分布的輪轂凸臺(tái)。

2原車削加工工藝方案

Φ1250高速機(jī)車輪車削加工在RQQ－1雙刀架立式車削加工中心完成，該加工中心采用雙刀對(duì)零件同時(shí)車削，其加工效率的高低取決于左、右刀架加工時(shí)間的重疊程度，即雙刀應(yīng)盡可能同時(shí)進(jìn)行加工，理論上加工效率較單刀加工可提高50％。但為了防止左、右刀架加工時(shí)發(fā)生干涉或切削速度不匹配，在加工過(guò)程中左、右刀架通過(guò)等待協(xié)調(diào)機(jī)制來(lái)控制，即在同一個(gè)同步時(shí)段中，若某刀架先加工完畢，則等待，直至另一刀架完成本同步時(shí)段中的加工任務(wù)，左、右刀架才繼續(xù)進(jìn)行下時(shí)段的加工任務(wù)。RQQ－1加工中心采用西門子840D控制系統(tǒng)，其具有多通道控制功能，左、右刀架的工作進(jìn)程由系統(tǒng)的等待協(xié)調(diào)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中通道1（右刀架）為主通道，等待指令為SETM（n）－WAITM（n）或WAITM（n）－WAITM（n）。Φ1250高速機(jī)車輪加工各部位名稱示意圖如圖2所示，原車削加工方案工步設(shè)計(jì)如表1所示。圖1Φ125各工步依據(jù)加工機(jī)車輪各部位特征選擇相適應(yīng)的刀具，具體如表2所示。RQQ－1加工中心采用與加工部位相適應(yīng)的定制刀柄刀具工裝系統(tǒng)，加工機(jī)車輪內(nèi)側(cè)面時(shí)裝夾踏面，加工機(jī)車輪外側(cè)面時(shí)裝夾輪緣。經(jīng)試切測(cè)算，加工一個(gè)機(jī)車輪平均耗時(shí)約135min，每臺(tái)機(jī)床每班僅能加工機(jī)車輪3件～4件，照此加工效率完全無(wú)法滿足產(chǎn)品交付期，因此需要對(duì)上述車削加工工藝方案進(jìn)行優(yōu)化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡可能提高加工效率，以保證交貨期。

3改進(jìn)后的車削加工工藝方案

通過(guò)在原方案試切過(guò)程中觀察各刀架加工、等待時(shí)長(zhǎng)及速度匹配情況，發(fā)現(xiàn)左刀架T3W在精車轂徑及粗車輻板直線時(shí)等待右刀架T2精車轂面時(shí)間較長(zhǎng)，且右刀架T2粗車輪緣、踏面后再精車轂面走過(guò)的空行程也較長(zhǎng)，很浪費(fèi)時(shí)間；其次左刀架T8在精車到限槽時(shí)等待右刀架T11粗車、T12精車輪轂環(huán)槽時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)右刀架T11粗車完輪轂環(huán)槽后底部斜線位置余量很大，需要T12走4刀才能加工到位，比較耗費(fèi)時(shí)間。針對(duì)上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究分析，決定左刀架T3W在加工輞徑、輻板、轂徑時(shí)將轂面也一并加工，右刀架T2粗車完輪緣、踏面后無(wú)需走很長(zhǎng)的空行程到轂面位置等待左刀架T3W加工完成后再精車轂面，節(jié)省了很多時(shí)間；而且轂徑和轂面無(wú)需接刀，過(guò)渡圓弧非常飽滿。但這樣做也有缺點(diǎn)，就是加工時(shí)轂長(zhǎng)不能通過(guò)修改刀具參數(shù)來(lái)單獨(dú)調(diào)整，致使?fàn)恳话l(fā)而動(dòng)全身。左刀架T8精車到限槽時(shí)可以與右刀架T11粗車轂徑環(huán)槽同時(shí)進(jìn)行，這樣左刀架就不用一直等右刀架加工完轂徑環(huán)槽后才加工到限槽，節(jié)省了很多時(shí)間。右刀架T11粗車轂徑環(huán)槽時(shí)可以走仿形刀路，即T11切槽刀在徑向插削去量后單邊留1mm余量，再沿環(huán)槽輪廓整體加工一刀，這樣T12精車時(shí)只需加工2刀即可到位，節(jié)約了加工時(shí)間的同時(shí)也降低了T12刀片的磨損，但編程時(shí)需格外注意上下刀沿位置，避免過(guò)切。改進(jìn)后的加工工步設(shè)計(jì)方案和配刀方案如表3、表4所示。經(jīng)過(guò)再次試切測(cè)算，改進(jìn)后的車削加工工藝方案加工一個(gè)機(jī)車輪平均耗時(shí)約75min，每臺(tái)機(jī)床每班平均加工機(jī)車輪8件～9件，較原加工方案效率提高了一倍，且加工質(zhì)量也有一定提升，保證了每班的加工質(zhì)量和產(chǎn)量，進(jìn)而保證了交貨期。Φ1250高速機(jī)車輪加工實(shí)物如圖3所示。

4結(jié)論

（1）改進(jìn)后的車削加工工藝方案較原方案加工效率提高近一倍，表面加工質(zhì)量也有明顯提升。（2）RQQ－1機(jī)床的加工效率很大程度上取決于左、右刀架加工時(shí)的重疊程度，即左、右刀架應(yīng)盡可能地同時(shí)加工才能最大程度地發(fā)揮RQQ－1機(jī)床雙刀加工的優(yōu)勢(shì)；此外加工方案設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免刀具進(jìn)退刀距離太遠(yuǎn)及空行程太多，同時(shí)進(jìn)退刀時(shí)應(yīng)盡量使用快速移動(dòng)指令G0以節(jié)約時(shí)間。（3）切槽刀不僅可以徑向插削切槽，也可以當(dāng)尖刀使用來(lái)車削輪廓，編程時(shí)應(yīng)注意上下刀沿的位置以避免過(guò)切。

參考文獻(xiàn)：

［1］李曉磊．雙刀車削數(shù)控代碼可視化校驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究［D］．安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2009：12－13．

作者：穆偉 單位：太原重工軌道交通設(shè)備有限公司