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中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

在現(xiàn)如今的車輪制造過程中，因為有一些車輛制造廠商的車輪需求數(shù)量比較小，對車輪的實際性能要求比較高，所以在進行車輪加工過程中，為了降低小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟成本投入，選擇利用經(jīng)濟型數(shù)控機床進行車輪的加工。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工工藝以及流程相較于非經(jīng)濟型加工來講有一些不同，因此需要對加工工藝過程進行重新設計，并對加工控制程序進行重新編制，生產(chǎn)出滿足設計圖紙要求及使用要求的車輪。

車輪；機床加工；數(shù)控機床；流程

1 引言

在現(xiàn)如今的經(jīng)濟發(fā)展背景下，車輛生產(chǎn)廠家在進行大批量的生產(chǎn)之前，需要進行小批量的異形規(guī)格車輪實驗。這些應用于實驗的車輪在生產(chǎn)過程中技術(shù)水準要求較高，而且要求在短時間內(nèi)就進行交付，所以在專用數(shù)控機床生產(chǎn)線上對這部分車輪進行生產(chǎn)，原有的批量生產(chǎn)專用工具以及刀具都不能滿足生產(chǎn)需求，所以需要針對所生產(chǎn)的實驗車輪進行公益流程的重新設計，對工裝夾具和刀具進行重新選擇。論文對數(shù)控機床的改造和設計進行論述。

2 數(shù)控機床車輪加工技術(shù)要求

為了更好地對小批量的實驗車里進行批量生產(chǎn)，需要在進行數(shù)控機床改造過程中，讓數(shù)控機床本身的生產(chǎn)能與多種規(guī)矩的輪對輪緣以及踏面和內(nèi)側(cè)面車削加工進行匹配，進而保證與鐵道部相關(guān)規(guī)定標準相匹配。

2.1 技術(shù)要求指標

首先，對于數(shù)控機床來講，機床的左右床頭箱以及刀架能進行縱向的自動滑移以及定位，同時能完成鎖緊功能。對于機床來講，需要滿足多種不同軌跡進行輪對輪緣以及踏面的裝卡要求。其次，機床的傳動部分需要進行分離，左右花盤同時作用在驅(qū)動輪上，此時每個花盤上都有兩套弧形卡爪，將花盤卡緊輪對功能實現(xiàn)，并增加卡緊效果[1]。而機床左右刀架橫向以及縱向運動過程中驅(qū)動，主要由交流伺服電機來實現(xiàn)，能在橫向以及縱向運動時，控制運動位置，實現(xiàn)半閉環(huán)控制。然后則是機床的刀具需要采用鐵路相關(guān)工件制作時所用的專用工具，這樣能很好的在加工過程中達到一定的加工效果，并且降低成本投入。最后，為了保證生產(chǎn)出的成品符合現(xiàn)有的中國國家級行業(yè)相關(guān)標準和安全環(huán)保標準，需要對車輛加工的編程以及加工等其他工序進行完善，并且增加誤操作以及自動報警功能，實現(xiàn)信息化控制，提高生產(chǎn)水平以及生產(chǎn)效率。

2.2 機床的驗收

對于機床驗收工作來講，可以分為預驗收和最終驗收。預驗收所指的是進行設備生產(chǎn)的，也就是進行機床設備生產(chǎn)的廠商進行交付之前需要對生產(chǎn)出的產(chǎn)品進行各項功能的檢測，主要包括設備的安全系統(tǒng)以及設備的外觀質(zhì)量和相應的技術(shù)參數(shù)，以及各項物理性能以及機械性能，同時還需要進行模擬操作，對其他的功能以及工作效果進行檢測。最終驗收則是設備的購買方在進行安裝以及調(diào)試之后，對設備的各項性能進行檢驗[2]。首先包括了安全系統(tǒng)和設備的外觀，其次是設備的技術(shù)參數(shù)以及設備的相關(guān)附件和配件，最后就是設備在實際工作過程中的各項機械性能。

3 加工工藝流程

在進行數(shù)控機床加工過程中，車輪配料的材質(zhì)是高碳優(yōu)質(zhì)鋼經(jīng)過雜質(zhì)后，車輪表面的硬度會比較高，而對于經(jīng)濟型數(shù)控機床來講，其機械系統(tǒng)的剛性比較差，所以在加工過程中需要保證每次切削的深度以及進給量不能操之過急。因此，根據(jù)這種情況，可以在進行車輪加工時，將車輪加工分為粗加工和精加工兩種不同的工序，在普通機床上對車輪的內(nèi)側(cè)面以及外側(cè)面進行粗加工，將車輪毛坯料的多余量盡可能的去除。粗加工結(jié)束之后在經(jīng)濟型數(shù)控機床上進行精加工作業(yè)，進行精加工作業(yè)，需要內(nèi)外側(cè)面同時進行加工，所以需要兩臺機床設備同時進行工作。具體的作業(yè)路徑是：利用夾具將車輪進行裝甲和固定，然后使用機床刀架1 號到位上的浮板加工專用刀具，根據(jù)內(nèi)轂面至內(nèi)輻板至內(nèi)輞面的順序?qū)囕嗊M行加工。加工結(jié)束之后進行刀架的轉(zhuǎn)位，使用2 號刀位上的刀具，對車輪的輪緣以及踏面進行加工，需要注意的是加工需要一次完成，不能進行階段性以及間歇性加工，使車輪的表面保持連續(xù)性以及完整性。最后則是使用另一臺機床，對已經(jīng)進行過上述加工的車輪進行夾緊，然后依據(jù)外轂面至外輻板至外輞面的順序進行再次加工，直到完成全部的車輪加工[3]。

4 數(shù)控機床內(nèi)孔定心夾具的設計

在進行車輪生產(chǎn)過程中，因為車輪產(chǎn)品的質(zhì)量對于后續(xù)車輛運行的安全性以及在車輛中承載的乘客生命安全具有非常重要的影響，所以在進行車輛生產(chǎn)過程中，為了保證生產(chǎn)的車輪符合相關(guān)要求并且性能更高，需要對夾具進行精準的設計，以保證加工精度。輪對裝配以及使用的過程中關(guān)鍵尺寸以及部位的保證，是由車輪內(nèi)轂、輞面差以及輪緣和踏面表面粗糙度共同決定的，需要上述部位的加工，能完全達到相應的圖紙設計技術(shù)要求。因此，在進行加工過程中，需要對專用夾具進行設計，使其能滿足加工工藝路線需求，而且能進行自動定心，降低整個生產(chǎn)過程中以及加工過程中需要的輔助時間。

首先，進行兩副卡爪的制作時需要保證卡爪心軸上的孔以及槽分布均勻。在教工過程中需要在鏜床上，通過轉(zhuǎn)動工作臺的方法，一次性完成產(chǎn)品的加工，保證車輪能在進行夾緊的過程中受力均衡，而且夾緊的可靠性增加。其次，在進行車輪加工時，新軸直徑大小，是由所加工的車輪內(nèi)孔直徑來決定的，所以在進行車輪加工時，需要選擇和車輪內(nèi)孔尺寸相匹配的卡爪，而且將卡爪根據(jù)實際的加工位置來進行安裝和固定[4]。為了能使夾緊力度足夠大，需要對與車輪進行直接接觸的卡爪進行車削，使其尺寸能與車輪內(nèi)孔徑相匹配，進而保證更好的對車輪進行裝夾，同時提升裝夾力度。最后，為了保障夾具的剛性能達到更高的標準，而且能進行互換使用，所以夾具芯軸和底座應該使用螺紋進行連接，最好是大螺距梯形螺紋。

5 數(shù)控機床加工刀具的設計

對于經(jīng)濟型數(shù)控機床來講，在加工過程中通過數(shù)控裝置以及伺服進給系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)控機床的隨動進給，從而保證數(shù)控機床刀具在進行加工時，能在空間范圍內(nèi)按照任意給定軌跡進行加工運動。為了保證在刀具進行運動過程中運動軌跡，不會因為刀具上刀片轉(zhuǎn)位和更換刀片而出現(xiàn)變化，機床刀具的刀尖位置變化需要保證在較小范圍之內(nèi)。機床刀具的架構(gòu)方式可以分為上壓式夾固結(jié)構(gòu)，杠桿式夾固結(jié)構(gòu)和起塊式夾固結(jié)構(gòu)，以及螺釘式夾固結(jié)構(gòu)。在對4 種夾固方式進行選擇時，為了保證刀具加工可行性以及使用的便利性，所選擇的機夾刀具方式是螺釘式機夾刀具，刀具的幾何參數(shù)是由刀片和刀槽來決定的。

因為在進行車輪加工時，內(nèi)外輻板的型腔較深，所以加工過程中刀桿的伸出長度也比較長，對刀桿的鋼性以及強度就有了更高的要求。因此，選擇機床刀架上的鏜桿刀位，通過螺栓將刀架和刀具進行固定，并且把刀具進行加工，使其形狀變?yōu)轸~肚型[5]。通過這樣的方式，能使加工過程中刀具本身的剛性和強度大大增加，而且還能降低在刀具加工過程中對車輪表面粗糙度的影響。為了保證車輪輪緣和踏面進行加工過程中不會出現(xiàn)接刀痕，需要在加工過程中將這兩部分的加工一次性完成，并且只能使用一把刀具，因此就需要在進行設計時，使刀具既能進行輪緣加工，又能進行踏面加工，達到需要加工的各部位，而且剛性和強度有足夠大，所以在此基礎(chǔ)之上設計了鴨舌型專用刀具，完全解決了接刀痕的問題，并且使得加工表面的粗糙度大大降低。

6 數(shù)控機床程序設計

對于經(jīng)濟型數(shù)控機床來講，其中本質(zhì)上屬于一種簡易的數(shù)控機床，所以在加工過程中，機床本身并不要求具備刀具半徑自動補償功能。而對于車輪加工工藝，加工過程中需要使用原杯型刀，這樣才能保證刀具對車輪的內(nèi)外輻板以及其他部位加工時滿足相關(guān)要求。因此，在進行加工控制程序的編制時，需要保證程序以車輪廓型的等距線為基礎(chǔ)進行編制。注意的事項包括如下幾點。

第一，為了降低刀具加工過程中和車輪廓形的曲率干涉，刀具的曲率半徑需要比車輪各部位的曲率半徑都要小，這樣能全面的解決取締干涉問題。第二，因為在車輪廓形加工中，經(jīng)常會出現(xiàn)棱角，所以在加工過程中，需要對刀具中心坐標增加偏移量，使這些棱角部位在加工過程中不會出現(xiàn)。第三，對于機床加工刀具來講，刀補是對同一點補償，所以對于不同型號的刀具來講，和基準刀進行比較會存在一定的偏差，所以基準刀在進行程序設計時不會增加刀補，如果增加了刀補也是為了保證機床自身進行微調(diào)時更加方便[6]。第四，在進行程序設計時，往往需要對程序原點進行設置，而進行經(jīng)濟型機床加工過程中程序原點可以在z 坐標軸上任意一點進行選取，為了保證編程和對刀方便，在進行程序原點的選擇時，經(jīng)常將其選擇在車輪右端面的回轉(zhuǎn)中心。第五，在對刀過程中對刀點也是任意的，為了降低刀具空程運動，提高機床加工的生產(chǎn)效率，一般都會將對焦點位置選擇在接近車輪的位置。需要注意的是為了保證車輪不會被刀具旋轉(zhuǎn)換刀的過程所破壞，需要在兩者之間留有足夠距離。

7 結(jié)語

綜上所述，在進行車輪加工過程中，數(shù)控機床的使用大大增加車輪加工的質(zhì)量以及效率，但我們也需要認識到，對于不同的車輪加工來講，需要對數(shù)控機床的相應技術(shù)參數(shù)以及程序等進行重新設計，這樣才滿足不同類型以及不同規(guī)格的車輪生產(chǎn)。