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。

因為刀架、刀具與原先用于制動鼓切削加工的有所不同,是否滿足切削制動鼓的要求,我們進行制動鼓的切削試驗加工參數相同:切削量0.6毫米,轉速50轉/分,進給量30毫米/分。立式車床加工運行平穩、長車刀沒有發生抖動現象,加工線條均勻、細膩,加工面圓柱度測量值為0.05毫米,完全滿足使用需要(圖6)。
6.立式車床與小車制動盤切削機的性
能對比在同一臺立式車床上切削加工制動鼓、制動盤,不僅提高了設備利用率,而且生產效率高,成本低,切削加工的制動盤精度高,與蹄片的配合好,保證了應的制動性能。我們開發改裝的立式車床切削加工制動盤相比小車制動盤切削機的性能優點見附表。


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