鐵路工業(yè)機(jī)械加工新技術(shù)和新工藝探討

王進(jìn)

（哈爾濱威克軌道交通技術(shù)開發(fā)有限公司，黑龍江 哈爾濱150000）

國內(nèi)外市場對鐵路工業(yè)中使用的零部件材料等競爭十分激烈，為了在市場競爭中獲得勝利，就應(yīng)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和提升生產(chǎn)效率，還必須做到減少成本投入、降低能源消耗等。最近幾年，我國鐵路工業(yè)機(jī)械加工技術(shù)和工藝有了飛躍發(fā)展，在設(shè)備上選擇利用國際先進(jìn)設(shè)備。但是，我國很多鐵路工業(yè)企業(yè)依然使用陳舊的技術(shù)設(shè)備，這導(dǎo)致我國工業(yè)設(shè)備的制作零件無法滿足市場需求，在經(jīng)濟(jì)市場中無競爭優(yōu)勢。所以,根據(jù)我國運(yùn)輸發(fā)展的實(shí)際情況，在現(xiàn)有技術(shù)的條件下應(yīng)用新工藝和新技術(shù)來拓寬我國企業(yè)生產(chǎn)，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備和先進(jìn)的工藝技術(shù)，幫助我國機(jī)車車輛和零部件生產(chǎn)提高質(zhì)量和水平，確保我國鐵路運(yùn)輸發(fā)展達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

1 鐵路機(jī)械加工新技術(shù)研究或者開發(fā)的重要性

鐵路機(jī)械和車輛中的許多零部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作受到各個(gè)國家相關(guān)行業(yè)的激烈競爭，為了在鐵路工業(yè)機(jī)械加工市場中占據(jù)一定的市場地位，獲得競爭優(yōu)勢，需要相關(guān)企業(yè)不斷提高自身生產(chǎn)效率和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)機(jī)械部件以及制造質(zhì)量的提高，也要重視降低能耗，節(jié)約原材料和成本，以推動企業(yè)發(fā)展。經(jīng)過多年的努力，我國鐵路工業(yè)在機(jī)械加工的技術(shù)上不斷創(chuàng)新突破，優(yōu)化技術(shù)設(shè)備和工藝手段，進(jìn)而讓我國機(jī)械加工的工藝水平有了極大的提高與進(jìn)步。

2 切削工藝分析

2.1 高速切削

進(jìn)行切削角加工工作可將切削速度大大的提高，可以幫助縮短加工的時(shí)間，節(jié)約了時(shí)間成本。為了實(shí)現(xiàn)高速切削的目的，應(yīng)該不斷引進(jìn)新型的高速切削機(jī)床與切削工具。最近幾年，新型工具的材料和功能特性逐漸優(yōu)化，所以其切削速度也有了顯著的改善。根據(jù)相關(guān)資料顯示，工具的切削速度一般來講是10 年為一階段可提高一倍左右，改變工具表面涂層，硬質(zhì)合金類刀具的切削速度又可改善40%左右，而陶瓷類刀具的切削速度大概在每分鐘300 到900 轉(zhuǎn)，利用立方氮化硼材料制作的切削工具具有極強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，因此其切削速度又可大幅提高。在進(jìn)行高速切削時(shí)，由主轉(zhuǎn)軸高速運(yùn)動來帶動工件所受的離心力，因此其裝置可能會出現(xiàn)失靈的情況。當(dāng)工件利用人力進(jìn)行高速切削時(shí)，一定要控制其轉(zhuǎn)速和調(diào)整切削參數(shù)，以確保人身安全。在國際上，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)情況下夾緊力迅速下降時(shí)，可利用兩種方法來減緩下降趨勢，第一種是減小離心力，第二種是加大卡盤夾緊力。第一種方式可利用質(zhì)量較輕的卡爪來增大各部件的離心力，第二種方式一般可利用于剛性工件中。

2.2 超聲波振動切削

利用超聲波激振刀具并設(shè)定規(guī)定的振幅與頻率讓其震動，從而提高切削性能的切削方式叫做超聲波震動切削。該切削方式的特性包括消耗功率低、生產(chǎn)效率優(yōu)良、工具磨損程度低、切削力降低、切削速度流暢順利、切削產(chǎn)生溫度低等，因此，該切削方式能夠有效改善加工零件的精度和質(zhì)量，從而達(dá)到對加工零件表面的精細(xì)加工。

2.3 硬質(zhì)材料的切削加工

在鐵路工業(yè)機(jī)械加工當(dāng)中，少不了對許多硬質(zhì)材料的切削加工。在傳統(tǒng)的加工工藝當(dāng)中，針對硬質(zhì)材料加工時(shí)采用的方式一般為粗磨削或精磨削。當(dāng)前，國際上針對硬質(zhì)材料切削加工時(shí)，一般將磨代替削進(jìn)行加工，從而大幅度減少了加工時(shí)間，也讓成本投入和設(shè)備需求大大降低。比如，在對球面輥軸承或淬硬鋼輥加工時(shí)，只需要一臺機(jī)床和陶瓷刀具就可完成工作，若是利用硬質(zhì)合金刀具對齒輪進(jìn)行銑、滾、刮等工作，會大大增加其加工成本，而且使用的切削力也會大幅增加，溫度也會隨之增高。所以在選擇時(shí)應(yīng)注重利用精度強(qiáng)、剛性高、工作效率大的機(jī)床系統(tǒng)以及選擇硬度合適、形狀合理、韌性強(qiáng)的切削工具。機(jī)場系統(tǒng)的合理選擇不亞于對切削工具選擇的重要程度，切削的好壞與對機(jī)床的合理選擇至關(guān)重要。

2.4 切削液的選擇

進(jìn)行切削加工工作時(shí)，其使用的切削工具與工件之間的溫度會迅速提高。所以，切削液的選擇可以幫助降低切削過程中溫度的升高速度，也能幫助延長弓箭與切削工具的使用壽命。一般來講，使用的切削液可分為兩個(gè)類別。第一類是水基合成切削液，第二類是油的化學(xué)乳劑切削液。兩者比較發(fā)現(xiàn)水基合成切削液具有較強(qiáng)的冷卻功能，而有的化學(xué)乳劑切削液具備優(yōu)良的潤滑性能。根據(jù)國外資料顯示，有一種叫做TM的合成切削液，同時(shí)具備兩者的優(yōu)良性能，在進(jìn)行切削加工時(shí)使用這類新型切削液既可幫助切削熱量減少，又能夠延長工件的使用壽命。

3 切削刀具材料的選擇

3.1 高速鋼

在我國現(xiàn)代加工工業(yè)中使用的刀具材料一般都是高速鋼，在二十世紀(jì)七十年代我國自主研制Mo系高速鋼也是目前使用最普遍的。高速鋼材料包括碳化物細(xì)膩、均勻分布等物理特性，由高速鋼制成的工藝器械可幫助生產(chǎn)過程中減小熱量，增加提高工件耐磨性能，從而增加工件的使用壽命。

3.2 硬質(zhì)合金

使用硬質(zhì)合金制成的刀具能夠切削硬度較強(qiáng)的金屬材料。而且其使用壽命相較于普通的高速鋼刀而言可高出幾十倍。將碳、氮等金屬化合物涂抹在硬質(zhì)合金到表面，還能增加其使用壽命和切削速度，因此利用硬質(zhì)合金刀具可順利切割硬度較強(qiáng)的加工材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在硬質(zhì)合金刀表面涂上10 次以上的鈦、氮等化合物，能讓硬質(zhì)合金刀具的切削功效發(fā)揮到最佳。

3.3 陶瓷

在切削高硬度材料、需要精密加工材料和高速切削時(shí)利用陶瓷刀具是最佳選擇，陶瓷刀具的使用壽命比硬質(zhì)合金刀具高出十幾倍。所以，很多發(fā)達(dá)國家會利用陶瓷刀具進(jìn)行切削工作。含氧化鋁和鈦化氮的陶瓷刀具具有極高的韌性，其對很多鋼材材料都能精細(xì)切削；而純氧化鋁的陶瓷刀具更加脆性，只可對需要進(jìn)行精密切削的材料進(jìn)行加工；冷壓陶瓷刀具跟熱壓陶瓷刀具相較而言，熱壓陶瓷刀具的成本偏高，但強(qiáng)度優(yōu)良；氮化硅材料使用在陶瓷材料中可增加陶瓷材料的抗彎性能和導(dǎo)熱性能，也能將陶瓷刀具的韌性發(fā)揮到極致。

4 粗糙度和精度測量

在我國鐵路工業(yè)機(jī)械加工過程中，很多方面都是使用自動測量系統(tǒng)進(jìn)行測量，包括數(shù)控機(jī)床、生產(chǎn)線、加工系統(tǒng)等。但是，很多機(jī)床加工的零件測量工作人就需要人工測量，利用卡尺等工具進(jìn)行測量工作，導(dǎo)致測量工作中出現(xiàn)極大誤差。我國自主研發(fā)的2002 型多參數(shù)表面粗糙度測量儀可對細(xì)微數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并打印，該測量儀被廣泛使用于我國各個(gè)科研機(jī)構(gòu)和計(jì)量工作中。另外，我國自主研發(fā)的壓電式輪廓儀得到廣泛使用，壓電式輪廓儀具有方便攜帶、精度較好、成本偏低等優(yōu)良因素。在精度儀器選擇上只要其具備一定的精度，都可被施工現(xiàn)場廣泛使用。當(dāng)前，我國大約有一百多臺坐標(biāo)測量機(jī)，坐標(biāo)測量機(jī)由于造價(jià)高，因此只有少數(shù)鐵路部門擁有并使用。

結(jié)束語

綜上所述，我國鐵路機(jī)械加工過程中，要不斷引進(jìn)新的技術(shù)核心的工藝來幫助我國鐵路機(jī)械企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，研究制造數(shù)控技術(shù)的新技術(shù)與新工藝是當(dāng)前相關(guān)研究工作者和學(xué)者必須努力攻克的難題和重點(diǎn)，也是我國提高國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要關(guān)鍵所在。結(jié)合我國實(shí)際情況和相關(guān)技術(shù)人才知識儲備，根據(jù)我國鐵路工業(yè)機(jī)械加工的需要，加大對我國鐵路工業(yè)機(jī)械加工新工藝核心技術(shù)方面的支持力度，讓我國鐵路工業(yè)機(jī)械加工在國際市場中占據(jù)優(yōu)勢。另外，國家在提高國民經(jīng)濟(jì)的同時(shí)要滿足鐵路發(fā)展需求，并積極使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和信息化技術(shù)來幫助機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步。