CKA8014型不落輪鏇床功能的拓展

張清濤，李 微

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 511430）

0 引言

不落輪鏇床是軌道交通機車車輛的專用檢修設(shè)備，主要是用于對電客車和工程車的輪對在不拆卸的工況下，對輪對的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量或?qū)唽μっ妗?nèi)側(cè)面進(jìn)行鏇修，確保輪對踏面的各項技術(shù)參數(shù)符合車輛安全運行的技術(shù)要求。本次為了增強輪對踏面的耐磨性，拓展CKA8014不落輪鏇床的鏇修功能，在原設(shè)備配置僅有P-3053加工曲線的基礎(chǔ)上，增設(shè)LM型加工曲線。

圖1 CKA8014不落輪鏇床

1 加工曲線的對比

廣州地鐵三號線廈滘車輛段配置有1臺CKA8014不落輪鏇床，采用的是SIMENS SINUMERIK 840D CNC（計算機數(shù)字控制）控制系統(tǒng)[1-2]，出廠時設(shè)備的廠家只配置了代號為P-3053的加工曲線，屬歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 輪緣厚度32 mm的P-3053加工曲線

新增設(shè)的LM型加工曲線為磨耗型車輛車輪踏面曲線，屬中國標(biāo)準(zhǔn)。LM型踏面的輪對具有以下3個特點：踏面外形與鋼軌匹配合理，能保證輪軌間始終是單點接觸；在平衡位置時等效斜度較小，輪對位移時等效斜度較大，通過曲線時左右滾動半徑差大，避免輪緣接觸鋼軌，減小輪軌磨耗和列車阻力；當(dāng)機車車輛以超過平衡速度通過曲線時，將產(chǎn)生一個指向曲線外側(cè)的離心力，可以由重力復(fù)原力平衡，而且這個復(fù)原力是隨著橫向位移的增大而很快增大的，可使輪緣不與鋼軌接觸，從而減輕輪軌磨耗[3]。

圖3 輪緣厚度32 mm的LM型加工曲線

2 走刀圖及位置點坐標(biāo)

不落輪鏇床刀架的走刀圖直接反映了加工曲線的選擇。以LM31型的加工曲線為例，先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的LM 31曲線，加入不落輪鏇床能識別的位置坐標(biāo)值，共29個坐標(biāo)點，換算出LM31型的加工曲線，包含曲線上各點坐標(biāo)值。刀片從起始位置點N65（位置點的標(biāo)號參照數(shù)控程序中語句的序號，便于分析）開始走刀，N68～N75之間完成倒角的切削；N75～N99之間完成踏面切削的準(zhǔn)備；N99～N130完成踏面的切削；N130～N150之間完成一半輪緣的切削；N150～N205之間完成換刀（不落輪鏇床每側(cè)的刀座上安裝了2顆刀片）；N205～N220之間完成另一半輪緣和內(nèi)側(cè)面的切削；N220～N230之間完成退刀。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)每個位置點的坐標(biāo)值控制刀架緩慢位移，刀架移動的切削深度和進(jìn)給量均可以人工操作不落輪鏇床進(jìn)行設(shè)置，從而完成1個電客車輪對的切削過程。

圖4 LM32加工曲線的走刀圖

圖5 走刀圖中位置點的坐標(biāo)

3 數(shù)控程序編寫和裝載

CKA8014不落輪鏇床的數(shù)控程序采用G指令進(jìn)行編寫，G指令是一種常用的數(shù)控程序指令，其中最主要是功能字，功能字是使數(shù)控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定循環(huán)等[4-5]。G功能字由地址符G和其后的2位數(shù)字組成，從G00～G99共100種功能。

圖6 編寫新程序

增設(shè)新加工曲線時，需在計算機的記事本軟件中進(jìn)行編寫，保存為TXT文件，并拷貝在磁盤。以輪緣厚度31mm的加工程序為例，原左右輪的加工程序文件名稱分別為L31和L331，為加以區(qū)別，保存新加工程序時分別命名為L31LM31和L331LM31。程序編寫具體為將程序中各位置點的坐標(biāo)參照走刀圖中的坐標(biāo)信息進(jìn)行修改和保存，確保刀架能按新的加工曲線控制程序加工出需要的LM型輪對踏面曲線，并且保證加工過程中刀架的移動不與輪對發(fā)生誤碰撞，保障設(shè)備安全和操作者的人身安全。

開啟不落輪鏇床，人機界面HMI進(jìn)入MMC加工系統(tǒng)后，通過OP面板上的主菜單按鍵進(jìn)行操作。進(jìn)入程序調(diào)試界面，輸入西門子數(shù)控系統(tǒng)的口令，才能進(jìn)入服務(wù)菜單的數(shù)據(jù)管理界面；然后依次打開文件路徑對應(yīng)的文件夾，選擇磁盤里編寫好的新程序文件，點擊復(fù)制按鈕，再粘貼到剪貼板。

圖7 選擇磁盤里編寫好的程序

返回主菜單的頁面，在程序菜單中選擇程序管理，進(jìn)入剪貼板選擇剛粘貼在剪貼板的新程序文件，點擊復(fù)制，進(jìn)入程序菜單中的子程序，粘貼所復(fù)制的新程序文件。由于系統(tǒng)中調(diào)用加工曲線的控制程序是識別文件名的，因此必須將舊程序文件的名稱修改為其他名稱，新程序文件的名稱修改為系統(tǒng)能識別的文件名。以輪緣厚度31 mm的加工程序文件為例，將舊程序文件L31和L331的名稱任意更改為其他名稱，再將新程序文件L31LM31和L332LM31的名稱更改為舊程序的名稱L31和L331，最后需要對新程序改變批準(zhǔn)，點擊改變批準(zhǔn)按鈕，選擇批準(zhǔn)即可。

圖8 裝載新程序

4 試驗檢驗

通過CKA8014不落輪鏇床操作界面的程序開關(guān)設(shè)定新的輪對加工曲線程序，用新程序?qū)蝹€輪對進(jìn)行加工，并采用車輛輪對第4種檢查器和輪對踏面廓形模板對加工后輪對進(jìn)行尺寸和廓形檢測。

圖9 使用新程序鏇修單個輪對

圖10 使用踏面廓形模板校驗

使用車輛輪對第4種檢查器檢測加工后輪對輪緣厚度值和輪緣高度值，所測值與對應(yīng)程序輪緣和輪高范圍值一致，誤差小于0.2 mm，符合加工要求[6-7]。

使用輪對踏面廓形模板檢測加工后輪枘踏面廓形，分段廓形間隔小于0.05，整體廓形與模板一致，符合加工要求。新加工曲線程序的輪對與模板之間非常吻合。

5 結(jié)束語

經(jīng)檢驗，CKA8014型不落輪鏇床的功能拓展是成功的，并且可參照本項目拓展其他加工曲線的功能，實現(xiàn)對不同類型踏面的輪對加工，提高其工作效率，同時也為同類型專用重點設(shè)備的挖潛拓能提供了新的思路與實踐[8]。