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立式車床在公交車輛制動盤切削加工中的應用

2016-10-27 來源：杭州市公共交通集團有限公司作者：吳國江

隨著公交車輛制動器更多地采用盤式制動的形式，車輛的制動效果有了很大提高。車輛行駛一段時間，制動盤磨損有時會不均勻，盤面出現凹凸不平現象，若制動盤的厚度還沒有磨損到極限尺寸，只要把制動盤的平面形狀修復平整，仍可裝車使用。但是，修整加工大客車制動盤的專用設備國內很難找到，而用小車制動盤切削機替代，則加工效率低，加工精度也不高。因此，我們一直想開發大客車制動盤專用切削加工設備。經過努力，我們終于在立式車床上成功開發出加工切削大客車制動盤的功能。

1. 立式車床切削加工制動盤的開發改裝

用小車制動盤切削機切削加工公交車的制動盤，其切削機采用1．1千瓦電機，由于電機功率太小，切削量最大只能達到0．1毫米，切削量設置大一點，電機就走不動，或切削時發生設備共振；制動盤夾持到芯軸前，先要用四個螺栓固定在一個定位套上，然后定位套再安裝定位在芯軸上，這個過程操作時間長，中間環節多，定位的累積誤差大，制動盤的加工精度低；制動盤是夾持懸掛在芯軸上的，制動盤重量較重，芯軸受重力會有彎曲，影響制動盤的加工精度；機床自重輕(90公斤)，剛性小，工作時機床會有共振，制動盤加工面經常會有雜亂花紋出現。針對這些問題，我們將型號為CX516的立式車床進行了開發改裝。

CX615立式車床最大切削直徑630毫米，切削最大深度500毫米，主電機功率7．5千瓦，重量3700公斤。車床的切削量為數字顯示，顯示精度為0．01毫米。

我們2012年改裝的用于切削加工制動鼓的立式車床，同一臺立式車床上既可切削加工制動鼓又可切削加工制動盤，就要再對立式車床的進給方向、夾工作臺上已裝好了芯軸(圖1)，若要在具、刀架、刀具進行改裝。

圖1

2.切削進給方向的可行性

立式車床要切削制動盤首先要確定進給方向是否可行，我們原先在切削制動鼓時進給方向是與芯軸平行的，即垂直方向。而切削制動盤時，立式車床的進給方向應該是垂直于芯軸，也就是進給方向要水平方向。

原理是當制動盤1用壓板4夾持在立式車床的工作臺2上，制動盤的一個制動面5是水平朝上的，當工作臺轉動帶動制動盤旋轉，刀具3切削制動盤的制動面5，刀具3水平方向進給時，可對整個平面進行切削(圖2)。因此，加工切削制動盤，機床必須要有水平的進給方向。立式車床具有四個進給方向，即垂直上、下和水平左、右，因此可以滿足切削加工制動盤的要求。

3.夾具定位方案

圖2切削加工制動盤，制動盤直接夾持在立式車床的工作臺2上，制動盤的定位面與工作臺貼合，再用壓板4壓住，工作臺2轉動，刀具3進給切削制動盤1的制動面5。制動面5切削加工完成以后，再把制動盤1翻身，剛修正過的制動面5與工作臺平面貼合，然后，切削制動盤另一制動面。但是，原先用于切削加工制動鼓的立式車床，工作臺上已裝好了芯軸，如按以上切削加工制動盤的方法，原先的立式車床制動鼓就不能切削加工。保留原來的芯軸，又可以切削加工制動盤，為此我們再對制動盤的結構進行分析研究，發現制動盤的中心有大孔，制動盤可穿過芯軸放到機床的工作臺上，這樣，制動盤裝夾在有芯軸的立式車床上就可以實現。

具體方法是：制動盤5先穿過芯軸2放在立式車床的工作臺上，壓板4壓在制動盤5上，軸套3放在壓板4上面，大螺母1通過壓緊軸套3從而壓緊壓板4，當工作臺6旋轉時，制動盤5與工作臺6一起轉動，這樣就可以實現切削制動盤的工作面，如圖3所示。當制動盤這一工作面加工好后，翻轉制動盤，再用同樣方法壓緊，切削加工另一個工作面，這樣就實現了在有芯軸的立式車床上切削加工制動盤。

4.刀架的確定與刀具的選用

原用于切削加工制動鼓的立式車床，為了實現縱深切削，我們把立式車床的標準刀架改成了細長刀架：長250毫米，截面60 X 60毫米的方形直桿刀架(圖4)。

從圖4看到，刀具夾在刀架上時，刀頭是朝向側面的，這種刀具方向只能切削圓柱面。為了解決在同一個刀架上，即可以切削加工圓柱面，又可以加工平面，我們考慮還是用立式車床的標準刀架，因為標準刀架有三個刀具夾持槽，它可夾持垂直方向和水平方向的刀具。但由于立式車床標準刀架寬度為200毫米，在切削加工制動鼓時，制動鼓中間有輪轂，輪轂與制動鼓中間只有]00毫米的空間距離，刀架下行時會與制動鼓中間的輪轂干涉。而切削加工制動盤時，標準刀架在右側，不會與制動盤相干涉，因此，標準刀架切削制動盤是沒問題的，但切削加工制動鼓就要用其它特殊尺寸的刀具。為了解決立式車床標準刀架能切削制動鼓的問題，我們采用加長車刀，車刀長300毫米，垂直夾持在標準刀架上，車刀伸出長度有200毫米，可切削深達200毫米的制動鼓，為了加強長車刀的剛性，我們加大了車刀的端面尺寸，采用30 X 30端面的車刀，這個尺寸剛好能放到標準立式車床的刀架槽內，刀具的強度應該滿足要求。

5.立式車床切削制動盤、制動鼓

立式車床安裝調試后，我們先車削加工了大客車的制動盤(圖5)，加工參數為：切削量0．6毫米，轉速50轉／分，進給量30毫米／分。立式車床在這種參數下加工運轉平穩、噪音小，無共振，加工面線條均勻、細膩，一刀完成的加工面平面度測量值為0．01毫米。