地鐵列車車輪輪轂銑削加工方法

翁賢德，肖 強(qiáng)

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510000）

1 引言

輪對是地鐵車輛走行部最重要組成部件之一，輪對的質(zhì)量直接關(guān)系到地鐵列車的運營安全，所以，國內(nèi)外軌道交通行業(yè)對輪對的生產(chǎn)制造及維修有著特別嚴(yán)格并近乎苛刻的規(guī)定，僅有少數(shù)生產(chǎn)廠家具備輪對生產(chǎn)資格和能力，委外廠家距離較遠(yuǎn)，來回的運輸費用較大，且維修成本昂貴，維修周期長，需專門配備足夠數(shù)量的輪對周轉(zhuǎn)件，這些因素都制約了當(dāng)?shù)氐罔F車輛架大修和換輪工作的開展，直接影響到正線供車，嚴(yán)重時危急行車安全，所以，輪對自主維修、修復(fù)成為地鐵發(fā)展必然趨勢。在輪對退卸工序中遇到的困難，如圖1 所示，需要對故障輪對進(jìn)行處理，處理流程如圖2所示。

圖1 輪轂抱死待加工狀態(tài)

圖2 故障輪對處理流程

2 車輪輪轂加工方法確認(rèn)

2.1 立式與臥式銑床對比與選用

XD1200B端面銑床廣泛用于機(jī)械加工各工序，適用于中、大型工件的銑削、鏜削加工，足夠的剛性和功率是本產(chǎn)品的特性，能完成高速切削和承受重負(fù)荷切削加工。機(jī)床主要導(dǎo)軌面高硬度要求，主軸箱能垂直升降銑削。工作臺有自動走刀、快速走刀等往復(fù)運動設(shè)置。深入研究了所要加工的車輪輪轂的結(jié)構(gòu)形式和使用要求，綜合考慮了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本先后對立式銑床與臥式銑床加工方式進(jìn)行了對比、試驗。主要針對加工前后工件吊裝、裝夾、加工狀態(tài)、設(shè)備穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)行了比較，如表1所示。

表1 立式銑床與臥式銑床比較

最終選用了XD1200B 臥式端面銑床設(shè)備進(jìn)行車輪輪轂銑削加工，如圖3所示。

圖3 XD1200B設(shè)備

2.2 刀具選用

在刀具刀桿刀粒選用前，先統(tǒng)計一下廣州地鐵各車型種類，分A 型6 種、B 型7 種、L 型5 種共18 種車型，車輪材質(zhì)分別是R8/R9、EA1N、EA4T。

在輪對氣割車輪輪轂位置后，根據(jù)安裝后的車輪輪轂位置及帶有齒輪箱的車型，在XD1200B臥式端面銑床設(shè)備上選用長短適宜的刀桿長度。

在切削加工中，通常出現(xiàn)的刀具磨損包括如下兩種形態(tài)：①由于機(jī)械作用而出現(xiàn)的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；②由于熱及化學(xué)作用而出現(xiàn)的磨損，如粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等磨損，以及由削刃軟化、溶融而產(chǎn)生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。所以，在實際切削過程對刀粒要求高，通過對3種符合切削要求的刀粒進(jìn)行切削比對（見表2），選擇出一種較為符合的刀粒。

表2 3種刀粒切削對比

其中CoroMill 390-17-04-08m-PM-1030 銑削過程中，噪聲和振動都降低到了非常低的程度，在不影響切削狀態(tài)的情況下，增大切削用量，可以有效提高生產(chǎn)效率，保質(zhì)保量生產(chǎn)，如圖4所示。

圖4 3種刀粒切削對比

2.3 切削方式

輪對退卸抱死的車輪是無法直接進(jìn)行切削加工的，只能通過氣焊作業(yè)氣割出輪轂，根據(jù)氣割的作業(yè)方式盡可能的減少待切削的切削余量。氣割后的輪轂邊緣出現(xiàn)表面硬皮，對切削加工時刀具的磨損造成了很大的影響，為了減少刀具磨損和提高刀具的使用壽命，如圖5所示。

圖5 待切削表面打磨效果

輪轂要順利取出，要求對輪轂一側(cè)進(jìn)行開槽銑削，然后使用橫向千金頂工具頂開輪轂，取出輪轂。而開槽一般以槽中心線直接下刀一定深度?銑槽?下刀?銑槽（來回銑削），銑到規(guī)定的深度，再根據(jù)槽寬度精銑到尺寸，如圖6所示。

圖6 銑槽

2.4 銑削規(guī)范要求及工裝制造

輪轂銑削在條件許可情況下，建議盡可能采用主進(jìn)給。切削到接近輪座時，重新測量檢查車軸輪座表面與機(jī)床縱向進(jìn)給方向?qū)к壿S線是否平行，盡量減小切削深度（背吃刀量），以免損壞車軸輪座。其平行度應(yīng)在切削長度內(nèi)不大于0.1mm，否則應(yīng)對夾具作微調(diào)，如圖7所示。

圖7 車軸水平校驗

根據(jù)車軸帶輪轂狀態(tài)的外形尺寸，深入研究了所要加工的車輪輪轂的結(jié)構(gòu)形式和使用要求，主要針對加工前后工件吊裝、裝夾、加工狀態(tài)、設(shè)備穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)行多次試驗。同時設(shè)計工裝圖紙及效果實操如圖8、圖9、圖10、圖11、圖12所示。

圖8 XD1200B專用V型架

圖9 XD1200B專用壓板

圖10 XD1200B專用可調(diào)節(jié)底座

圖11 效果圖

圖12 實操效果

3 結(jié)束語

本次設(shè)備引入及相關(guān)加工方式確認(rèn)與工裝匹配使用所帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益有：

（1）利于安全生產(chǎn)。該設(shè)備在電氣和機(jī)械設(shè)計上均做安全設(shè)置、多級防護(hù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能可靠，利于安全生產(chǎn)。

（2）提高輪對生產(chǎn)效率，具推廣價值。該設(shè)備未引入改造前，需委外切削處理，廠家距離較遠(yuǎn)，來回的運輸費用自理，且加工一個輪轂1,000 元，成本昂貴；維修周期長，往返周期為1周，時間周期較長，且需專門配備足夠數(shù)量的輪對周轉(zhuǎn)件。XD1200B 端面銑床設(shè)備，單個輪轂切削處理時間縮短為2.5h，不僅作業(yè)時間周期大幅縮短，而且減少了運輸費用。按目前生產(chǎn)任務(wù)量1,600 根輪對，生產(chǎn)故障率20%來算，一年320根，保守估計每年能節(jié)省至少32萬。

（3）提升輪對生產(chǎn)質(zhì)量，確保車軸使用壽命。通過XD1200B 端面銑床設(shè)備引入實施方案，很大程度減少輪對生產(chǎn)的費用投入和提高生產(chǎn)效率，設(shè)設(shè)備利于操作人員控制，提高車軸使用率，保障車輛安全。