鐵路行業(yè)零件的高效加工

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　　山特維克可樂滿：ChristerRicht

　　鐵路正越來越被視為未來的主要運輸方式，尤其是對中短途旅行而言。其部分原因在于環(huán)境保護，但也與高速列車的蓬勃發(fā)展有關(guān)。包括中國在內(nèi)的多個國家擬在建數(shù)萬公里的高速鐵路和普通鐵路。

　　鐵軌及鐵道車輛涉及到的零件異常繁多，而這種擴張則要求具備更高的效率才能滿足相關(guān)零件制造行業(yè)的各種需求。滿足合同要求的競爭力也是提高生產(chǎn)績效的主要動因——而這大多可以通過最佳的加工方法予以實現(xiàn)。

　　鐵道車輛用車輪

　　從機床或切削刀具的角度來看，鐵道車輛用車輪屬于加工密集型產(chǎn)品，并且同樣也是應(yīng)用開發(fā)的目標。鐵路車輪重車涉及加工特種機械，需要經(jīng)常保養(yǎng)維修。其中刀具選擇與具體應(yīng)用取決于待車削車輪的類型與車輪主要部分的情況。正如所有加工一樣，機床功率對切削參數(shù)尤其會產(chǎn)生一些影響，而最大化切削深度可以縮短整體的切削時間。如果機床功率足夠，車輪輪廓就能夠通過一次走刀車削成型。否則，就必須分階段加工才能獲得所需的車輪輪廓和尺寸。尤其是所加工的車輪受摩擦力驅(qū)動時，如同許多不落輪機床一樣，車輪安置于鐵路車輛上，因此可能需要多個階段才能完成加工。根據(jù)加工類型和機床情況，具體應(yīng)用的方法可以有很多種。

　　切屑控制應(yīng)優(yōu)先考慮，特別是在不落輪機床中空間受限時，為保持高生產(chǎn)效率以及避免車輪與刀具的潛在損壞風險，就更應(yīng)如此。出于這個原因，切屑控制、刃線強度及平穩(wěn)切削因素都應(yīng)并入可轉(zhuǎn)位刀片槽形的開發(fā)之中。為了獲得理想的性能和更高的生產(chǎn)效率，刀片槽形與材質(zhì)組合至關(guān)重要。

　　刀片固定在刀盒中，然后再安裝到用于車輪重車的刀柄上，并且刀片往往保持切向進行切削。菱形CNMX刀片有左手型和右手型可供選擇，適合合金鋼的法蘭仿形切削工序。在合理應(yīng)用的情況下，這些刀具可加工出很高的車輪圓度，并且在整個切削過程中，切屑控制良好。斷屑性能取決于車輪材料質(zhì)量、刀片主偏角以及所應(yīng)用的切削速度。建議采用最佳的速度與進給組合，并沿著車輪輪廓的某個部分進行切削。

　　最近開發(fā)的19mm規(guī)格刀片定位于精加工工序，具有多種適合鋼加工甚至部分淬硬材料加工的刀片材質(zhì)可供選擇。此類刀片安裝在右手型或左手型刀盒中，所配備的刀墊不僅可保護刀柄和刀片座，而且有助于切削期間的熱傳遞。其中刀盒通過極為可靠的常用鎖緊機構(gòu)牢牢固定到位。

　　對于這些工序，采用新一代硬質(zhì)合金材質(zhì)能夠大幅提升性能和生產(chǎn)效率。各種材質(zhì)的開發(fā)工作正在穩(wěn)步進行中，以求為客戶提供持續(xù)的改進。目前車輪磨損大多表現(xiàn)為一定程度的后刀面擦傷、后刀面涂層剝離或熱裂紋，對于此類車輪，可采用通用刀片材質(zhì)GC4215進行切削。如果車輪損傷較重，并且采用低速機床，那么就要求切削刃非常堅韌，此時可采用材質(zhì)GC4225進行切削。如果車輪輪廓磨損并不嚴重，為了縮短加工時間，可采用材質(zhì)GC3015并在應(yīng)用更高的切削參數(shù)時進行切削；而對于損傷嚴重的車輪，則可使用材質(zhì)SH在低切削速度下進行切削。

　　此外，對于制造新的鐵路車輪，也有可供選擇的解決方案。非標刀具解決方案充分利用了車輪設(shè)計、機床類型及切削工況。這些解決方案的大多數(shù)刀具元件均基于標準概念，但可以設(shè)計成可優(yōu)化現(xiàn)有應(yīng)用的各種組合。這些解決方案基于最靈活且最具剛性的模塊化刀具夾緊系統(tǒng)可樂滿Capto。該系統(tǒng)正在納入制造高速鐵路車輪的新機床生產(chǎn)線。

　　銑削殼體

　　在鐵路行業(yè)內(nèi)，涉及驅(qū)動與制動產(chǎn)品鑄鐵殼體的高精度精加工應(yīng)用往往會導(dǎo)致切削期間零件不穩(wěn)定，并且容易造成生產(chǎn)問題。以下為某公司的一個案例，該公司盡管采用了最先進的新式機床，但仍不能彌補不合適切削刀具的不足之處。工件不穩(wěn)定和夾緊不牢固意味著切削力過大就會導(dǎo)致振動，這樣就很難以達到嚴格的公差范圍。

　　正如所有現(xiàn)代產(chǎn)品一樣，減輕重量會影響到設(shè)計，而這也適用于鐵路驅(qū)動裝置之類的產(chǎn)品。就鑄鐵殼體而言，這會影響到生產(chǎn)期間的加工穩(wěn)定性，因為殼壁較薄，而在結(jié)構(gòu)上又要優(yōu)先考慮其功能。

　　在這種情況下，該公司甚至對機床進行了改造，以提供更高的穩(wěn)定性，并使其具有5-20件殼體批次所需的高生產(chǎn)能力與靈活性。但是，粗加工過的表面上過深的波痕會影響后續(xù)的精加工工序，通常需要多達6次不同的走刀才能獲得某些尺寸所要求的0.05mm以內(nèi)的小公差。該公司不得不將一些零件面精銑到0.02mm以內(nèi)，以使某些殼體尺寸處于公差范圍之內(nèi)。其表面光潔度要求為Ra3.2微米。由于在殼體生產(chǎn)中存在嚴重的時間/質(zhì)量問題，因此機加工車間急需適合在高性能機床上精密加工不穩(wěn)定殼體的現(xiàn)代切削刀具。

　　最終，該公司通過與山特維克可樂滿的專家密切協(xié)作，共同推出了新的非傳統(tǒng)解決方案：直徑為63mm的Century銑刀，配有H10硬質(zhì)合金材質(zhì)刀片。這種精加工銑刀專為面銑鋁合金而開發(fā)，但也適用于鑄鐵加工。該刀具切削時振動極小，這樣就能很輕松地達到0.02mm的小公差要求，并且可獲得介于Ra0.6-1.1微米之間的表面光潔度。

　　CoroMillCentury590面銑刀在加工鑄鐵外殼時表現(xiàn)非常出色——切削速度高至190m/min，進給1819mm/min，刀具壽命可達200分鐘，采用一片Wiper（修光刃）刀片加工150分鐘也可獲得符合要求的表面光潔度。大多數(shù)殼體僅需一次精加工走刀完成，但對于較大的殼體，就需要進行兩次走刀：第一次走刀時切削深度達0.05至0.10mm，第二次走刀則低至0mm。第一次走刀將去除所有多余的波狀輪廓，而第二次走刀則可確保公差處于0.02mm的范圍之內(nèi)，并且表面光潔度也保持在Ra3.2微米之內(nèi)。

　　應(yīng)該認識到，切削刀具開發(fā)所蘊涵的潛力可以獲得豐厚的回報。以往生產(chǎn)中遇到的嚴重困難，現(xiàn)在機加工車間已形成一套最佳的加工工藝，使得鐵路產(chǎn)品的加工具有了生產(chǎn)周期短、質(zhì)量一致性高、加工安全性高等優(yōu)點。

　　【山特維克可樂滿】

　　山特維克可樂滿成立于1942年，隸屬于山特維克集團，在全球130多個國家設(shè)有代表機構(gòu)，擁有數(shù)千名員工。

　　山特維克可樂滿是世界領(lǐng)先的金屬切削刀具供應(yīng)商和解決方案提供者，每年發(fā)布超過2,000種新產(chǎn)品，其研發(fā)投入是整個金屬切削刀具行業(yè)平均水平的2倍。

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