CRH2型動車組車輪踏面鏇修用刀片的經(jīng)濟(jì)性選擇

摘要：為保證動車組在運(yùn)行過程中的安全性和舒適性，動車組在高級檢修時，需在數(shù)控車輪車床上對車輪踏面（含輪緣，下同）進(jìn)行鏇修加工。為降低加工成本，文章對CRH2型（含CRH380型，下同）動車組車輪踏面鏇修用刀片的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了簡要分析，為動車組車輪踏面鏇修用刀片的經(jīng)濟(jì)性選擇提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：動車組；車輪踏面；鏇修用刀片；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號：U266?；?；?；?；文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0102-02

輪對主要由車輪、車軸、制動盤、齒輪箱及軸箱軸承等部分組成，它直接向鋼軌傳遞重量，通過輪軌間的黏著產(chǎn)生牽引力或制動力，承擔(dān)著動車行駛、制動等功能。車輪踏面作為動車組與鐵路軌道的直接接觸單元，一旦出現(xiàn)異常磨耗及其他缺陷，動車組振動性能下降，構(gòu)架將會出現(xiàn)橫向失穩(wěn)及蛇行失穩(wěn)跡象，所以車輪踏面的檢修質(zhì)量直接關(guān)系到動車組的安全性及舒適性。

動車組在高級檢修時，需在數(shù)控車輪車床上對車輪踏面進(jìn)行鏇修加工；在運(yùn)用檢修時，只需對車輪踏面表面質(zhì)量進(jìn)行常規(guī)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)裂紋、缺損等缺陷時，也需對車輪踏面進(jìn)行鏇修加工。

1車輪踏面鏇修要求

CRH2型動車組車輪踏面形式為LMA型（見圖1），車輪踏面鏇修加工后，需滿足以下要求：（1）踏面及輪緣不得存在裂紋、缺損、剝離、擦傷等缺陷；（2）輪緣厚度應(yīng)符合28～33mm，車輪直徑不得小于800mm；（3）同一車輪輪徑差不大于0.2mm；（4）表面粗糙度應(yīng)不大于Ra6.3等。

2車輪踏面鏇修分析

CRH2型動車組車輪材料選用具有高硬度的ER8模具鋼，車輪踏面鏇修過程中刀片極易磨損與刃崩，所以刀片的選擇直接關(guān)系到鏇修質(zhì)量、人工費(fèi)用及制造費(fèi)用。車輪踏面鏇修在數(shù)控車輪車床上進(jìn)行，該車床配備有雙工位車刀，刀桿上有主車刀刀片及副車刀刀片安裝位，主車刀刀片對輪廓A（見圖1）進(jìn)行鏇修，副車刀對輪廓B（見圖1）進(jìn)行鏇修。由圖可見，雙工位車刀對輪緣曲面部分加工極為方便，而且車床無需配備換刀庫，加工過程中只需準(zhǔn)備對應(yīng)刀片即可。為便于計(jì)算成本，車輪踏面鏇修實(shí)驗(yàn)中將主車刀刀片與副車刀刀片的壽命累計(jì)為單片刀片的壽命。

圖1?；LMA型踏面輪緣輪廓

3實(shí)驗(yàn)分析

3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

選取不同類型的刀片對車輪踏面進(jìn)行鏇修加工，通過對比各刀片的切削情況，分析并計(jì)算車輪踏面鏇修過程中產(chǎn)生的刀具成本、人工費(fèi)用、制造費(fèi)用等，以便選擇較為經(jīng)濟(jì)的踏面鏇修用刀片。

3.2實(shí)驗(yàn)描述

（1）刀片選擇。刀片類型有普通硬質(zhì)合金刀片、硬質(zhì)合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片、非金屬陶瓷涂層刀片、聚晶氮化硼刀片、聚晶金剛石刀片等，因車輪材料為ER8新型模具鋼，具有良好的熱強(qiáng)性、紅硬性、耐磨性，硬度約為240～260HBS，所以要求刀片具備高強(qiáng)度、高耐磨性、高紅硬性、耐沖擊等性能，滿足以上特性的常用刀片有普通硬質(zhì)合金刀片、硬質(zhì)合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片，下面就某一刀具品牌的上述三種刀片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析。

（2）切削用量的確定。切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度Vc、進(jìn)給量f或進(jìn)給速度Vf，根據(jù)廠家刀具切削手冊查詢，普通硬質(zhì)合金刀片、硬質(zhì)合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片的切削速度Vc依次為120m/min、160m/min、180m/min，進(jìn)給量f依次為0.18mm/r、0.25mm/r、0.18mm/r；根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速n=1000Vc/（π×D）、進(jìn)給速度Vf=n×f可以計(jì)算出相關(guān)參數(shù)（注：式中D為車輪直徑，在此取860mm，踏面鏇修一般情況下加工余量較小，背吃刀量ap可不考慮），具體數(shù)值如下表1：

表1

刀片類型

切削用量 普通硬質(zhì)合金刀片 硬質(zhì)合金涂層刀片 金屬陶瓷涂層刀片

主軸轉(zhuǎn)速n（r/min） 45 60 105

進(jìn)給速度Vf（mm/min） 8 15 19

（3）刀片成本。以上表切削用量為依據(jù)，對普通硬質(zhì)合金刀片、硬質(zhì)合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片進(jìn)行輪對踏面鏇修實(shí)驗(yàn)，其壽命依次為3條/片、5條/片、9條/片；根據(jù)此品牌刀具供應(yīng)商提供的價格，單價依次為95元/片、175元/片、480元/片；經(jīng)計(jì)算，三種類型的刀片成本依次為31.70元/條、35.00元/條、47.30元/條（注：單位中的條指一條輪對）。

（4）直接人工費(fèi)用及制造費(fèi)用。直接人工費(fèi)用指直接從事產(chǎn)品生產(chǎn)的工人薪酬，約為22元/小時；制造費(fèi)用指車間管理人員工資、水電費(fèi)、修理費(fèi)、折舊費(fèi)、遞延資產(chǎn)攤銷、運(yùn)輸費(fèi)用等，約為65元/小時。以上述切削用量表為依據(jù)，根據(jù)車削工時T=（L+L1）/Vf（其中L為踏面鏇修長度，L1為導(dǎo)入導(dǎo)出量，在踏面鏇修時，L約為160mm，L1約為5mm）計(jì)算，三種類型的刀片鏇修工時依次為41分鐘/條、22分鐘/條、17分鐘/條；經(jīng)計(jì)算，對應(yīng)的直接人工費(fèi)用依次為15.00元/條、8.10元/條、6.20元/條；制造費(fèi)用依次為44.40元/條、23.80元/條、18.40元/條。

（5）費(fèi)用匯總。輪對鏇修中的各項(xiàng)成本及費(fèi)用匯總?cè)缦卤?（注：表中的總費(fèi)用只含輪對踏面鏇修過程中的刀具成本、直接人工費(fèi)用、制造費(fèi)用，不包含輔助作業(yè)時間內(nèi)發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用）：

表2

刀片類型

成本及費(fèi)用 普通硬質(zhì)合金刀片 硬質(zhì)合金涂層刀片 金屬陶瓷涂層刀片

刀具成本（元/條） 31.70 35.00 47.30

直接人工費(fèi)用

（元/條） 15.00 8.10 6.20

制造費(fèi)用（元/條） 44.40 23.80 18.40

總費(fèi)用（元/條） 91.20 66.90 78.00

4結(jié)語

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，車輪踏面鏇修時，刀片類型直接關(guān)系到加工成本，價格昂貴的高檔刀片加工成本不一定很高，價格較低的普通刀片加工成本也不一定很低，刀片選擇的關(guān)鍵在于，要根據(jù)被加工材料選取合適類型的刀片經(jīng)濟(jì)性才較好。

動車組車輪踏面鏇修時，在常用的普通硬質(zhì)合金刀片、硬質(zhì)合金涂層刀片及金屬陶瓷涂層刀片三種類型的刀片中，選用硬質(zhì)合金涂層刀片較為經(jīng)濟(jì)。

另外，現(xiàn)在的刀片品牌較多，同種類型而品牌不同的刀片制造工藝不同，質(zhì)量及價格也不同，后續(xù)可以繼續(xù)研究。

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作者簡介：田智（1986—），男，湖北黃岡人，武漢南車四方維保中心有限責(zé)任公司技術(shù)質(zhì)量部助理工藝師，助理工程師，研究方向：動車組輪軸檢修。