地鐵列車車輪輪轂銑削加工方法

翁賢德，肖 強

（廣州地鐵集團有限公司，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，輪對的質量直接關系到地鐵列車的運營安全，所以，國內外軌道交通行業對輪對的生產制造及維修有著特別嚴格并近乎苛刻的規定，僅有少數生產廠家具備輪對生產資格和能力，委外廠家距離較遠，來回的運輸費用較大，且維修成本昂貴，維修周期長，需專門配備足夠數量的輪對周轉件，這些因素都制約了當地地鐵車輛架大修和換輪工作的開展，直接影響到正線供車，嚴重時危急行車安全，所以，輪對自主維修、修復成為地鐵發展必然趨勢。在輪對退卸工序中遇到的困難，如圖1 所示，需要對故障輪對進行處理，處理流程如圖2所示。

圖1 輪轂抱死待加工狀態

圖2 故障輪對處理流程

2 車輪輪轂加工方法確認

2.1 立式與臥式銑床對比與選用

XD1200B端面銑床廣泛用于機械加工各工序，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品的特性，能完成高速切削和承受重負荷切削加工。機床主要導軌面高硬度要求，主軸箱能垂直升降銑削。工作臺有自動走刀、快速走刀等往復運動設置。深入研究了所要加工的車輪輪轂的結構形式和使用要求，綜合考慮了產品質量、生產效率和加工成本先后對立式銑床與臥式銑床加工方式進行了對比、試驗。主要針對加工前后工件吊裝、裝夾、加工狀態、設備穩定性、產品質量等方面進行了比較，如表1所示。

表1 立式銑床與臥式銑床比較

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

圖3 XD1200B設備

2.2 刀具選用

在刀具刀桿刀粒選用前，先統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，車輪材質分別是R8/R9、EA1N、EA4T。

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

在切削加工中，通常出現的刀具磨損包括如下兩種形態：①由于機械作用而出現的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；②由于熱及化學作用而出現的磨損，如粘結、擴散、腐蝕等磨損，以及由削刃軟化、溶融而產生的破斷、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，在不影響切削狀態的情況下，增大切削用量，可以有效提高生產效率，保質保量生產，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行切削加工的，只能通過氣焊作業氣割出輪轂，根據氣割的作業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，要求對輪轂一側進行開槽銑削，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），銑到規定的深度，再根據槽寬度精銑到尺寸，如圖6所示。

圖6 銑槽

2.4 銑削規范要求及工裝制造

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

圖7 車軸水平校驗

根據車軸帶輪轂狀態的外形尺寸，深入研究了所要加工的車輪輪轂的結構形式和使用要求，主要針對加工前后工件吊裝、裝夾、加工狀態、設備穩定性、產品質量等方面進行多次試驗。同時設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專用可調節底座

圖11 效果圖

圖12 實操效果

3 結束語

本次設備引入及相關加工方式確認與工裝匹配使用所帶來的社會經濟效益有：

（1）利于安全生產。該設備在電氣和機械設計上均做安全設置、多級防護，設備結構穩定、性能可靠，利于安全生產。

（2）提高輪對生產效率，具推廣價值。該設備未引入改造前，需委外切削處理，廠家距離較遠，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量的輪對周轉件。XD1200B 端面銑床設備，單個輪轂切削處理時間縮短為2.5h，不僅作業時間周期大幅縮短，而且減少了運輸費用。按目前生產任務量1,600 根輪對，生產故障率20%來算，一年320根，保守估計每年能節省至少32萬。

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