淺析動車組構架加工設備及刀具選用

李啟士

摘要：動車組構架是其走行部的主體結構，為確保動車組高速運行過程中的安全狀態(tài)，構架各組成結構的加工精度往往要求很是嚴格，構架一般體型較大且結構較為復雜，這就給加工設備和刀具的選用帶來了困難。本文結合多年工作經(jīng)驗，以某型動車組構架加工為例，分析了構架加工用設備及刀具的選用，給出了構架加工用設備的技術參數(shù)，并詳細介紹了常用刀具類型及其參數(shù)設定，以供后續(xù)研究參考。

關鍵詞：動車組;構架加工;設備;刀具

0 ?引言

隨著我國高速動車組車輛的不斷提速，對列車制造業(yè)的質量要求不斷提升，尤其是承載列車高速運行的轉向架，更是成為該行業(yè)質量踐行的重點關注對象。構架作為轉向架的主體結構，不僅作為骨架承載著各零部件的自重，更為各零部件的精密裝配提供可能。

構架一般體型較大且結構較為復雜，以某型動車組構架為例，如圖1所示，其加工部位不僅限于XY水平面，還包括YZ、XZ立面，以及和XY曾一定角度的斜面，加工類型主要包括：面銑、插/鉆銑、方肩銑、階梯鏜、螺紋銑、插補銑等，加工工況尤為復雜，這就給構架加工設備和刀具的選用帶來了極大的困難。

1 ?構架加工用設備選用

設備的選用是一項極具技術性和復雜性的工作，不僅要熟悉加工工件的結構特點和加工內(nèi)容，更要掌握被加工部位的加工方式、技術要求、受限空間等，還要準確定置加工所用的設備銑頭、工作臺、換刀裝置、刀庫容量等。

1.1 設備結構特點

結合構架加工工藝特點，加工一般選用龍門式定粱五面銑加工中心，如圖2所示，設備工裝臺做X向移動，主軸可在Y、Z方向移動，最終實現(xiàn)三軸聯(lián)動。為減少輔助作業(yè)對設備利用率的影響，配備兩個工裝臺，且具有工作臺自動交換功能。設備需配備不同類型的銑頭，實現(xiàn)五面轉換，以滿足立面和斜面的銑削、鉆孔、攻絲等作業(yè)。

設備機械結構主要由龍門梁及支撐柱、主軸、雙工裝臺、排屑機構、刀具庫、各型號銑頭及銑頭庫等組成，可實現(xiàn)三軸聯(lián)動及五面轉換，雙工裝臺均應設置T型槽，以滿足構架的裝夾需求。

設備銑頭是構架加工所必需的配置，可以結合各銑頭的特點和優(yōu)勢，解決實際加工中的難點問題，對于動車組構架加工工藝而言，一般需求配備有加長銑頭、直角銑頭、小直角銑頭以及萬能銑頭等。

1.2 設備技術參數(shù)

結合動車組構架加工工藝要求，設備主要技術參數(shù)應滿足表1所示。

2 ?構架加工用刀具選用

正所謂工欲善其事必先利其器，加工刀具的選用是生產(chǎn)高質量構架的前提，合理的配合使用各類型刀具，不僅能達到提升產(chǎn)品質量，更能降低成本提高產(chǎn)量，達到降本增效的綜合效益。

2.1 常用刀具類用

①方肩銑方式將圓周銑削與面銑相結合，可同時加工兩個表面。方肩銑既可使用傳統(tǒng)方肩銑刀，也可使用立銑刀、長刃銑刀和三面刃銑刀。可分為粗、精加工兩種。

②面銑刀方式又可分普通面銑、高進給銑削、重載面銑及使用修光刃刀片進行精加工。面銑是最常見的銑削工序，最常用的是45°主偏角銑刀，但是，在某些情況下也可使用圓刀片銑刀、方肩銑刀和三面刃銑刀。

③高進給銑削方式是使用主偏角較小的銑刀時或使用圓刀片銑刀時，由于其切屑減薄效應，能夠以非常高的每齒進給量進行面銑。雖然切深被限制較小，極高的進給卻使其成為一種高生產(chǎn)率銑削方法。特定銑刀經(jīng)過優(yōu)化，能夠以小切深實現(xiàn)進給極高的銑削。

④插鉆銑削方式是一種有效的型腔粗加工方法。這種方法能夠利用鉆頭或銑刀通過反復的軸向切削加工更深的孔或型腔，特別適用于粗加工。它不僅節(jié)能、生產(chǎn)率高，而且降低了對機床主軸的要求，因為主切削力分解為主軸軸向方向。內(nèi)圓插銑通常以鉆削孔作為插銑起點。

⑤長刃銑刀（玉米銑）方式可實現(xiàn)一次走刀完成加工，長刃銑刀是較深、較大以及切削載荷通常較重的方肩銑應用的理想解決方案。它們具有較高的金屬去除能力，通常用于進行粗銑，因為加工出的表面結構具有高進給側銑的特征。

⑥整體硬質合金銑刀多用于精加工方式里使用，高轉速高進給，加工尺寸精度較高。

⑦整體硬質合金鉆頭是鉆孔通常采用加工方式，配備上龍門式五面加工中心內(nèi)冷的功能，提高鉆孔質量。還可分為可轉位刀片方式，也叫淺孔鉆或U鉆，這種鉆頭通常是不對稱地安裝兩片可轉位刀盤，形成內(nèi)刃和外刃，分別擔任孔內(nèi)部和孔外部的加工，其技術正在高速發(fā)展?？蓳Q頭鉆頭方式進行刀頭更換時更容易操作、排屑效率更高，通過縮短刀頭更換時間可獲得更高的生產(chǎn)效率，通過改進刀頭更換方法可獲得的更好的加工安全性，省去對刀長度的時間。

⑧階梯鏜刀方式為使用一把刀，可完成類似粗鏜、半精鏜和精鏜多把刀的加工過程，把小孔直接加工成大孔，屬于特制的刀具，加工效率大大提高。

⑨螺紋銑削方式通過旋轉刀具的螺旋坡走銑來生成螺紋。刀具在一圈中的軸向運動產(chǎn)生螺距。雖然不像螺紋車削那樣被廣泛使用，但是，螺紋銑削在某些應用中卻能實現(xiàn)高生產(chǎn)率。

⑩螺紋攻絲方式常使用切削絲錐時，絲錐切削材料并產(chǎn)生切屑。

2.2 常用刀具參數(shù)設定

刀具參數(shù)的設備需要考慮的因素很多，主要包括被加工工件的材質、加工面技術要求、加工面的形狀尺寸以及刀具材質、形狀等，本文結合構架加工作業(yè)經(jīng)驗，總結了各類型刀具一般切削參數(shù)，如表2所示。

3 ?結語

設備和刀具的選用是加工質量得以保證的前提條件，尤其構架這種結構較大且相對復雜的產(chǎn)品的加工尤為重要。本文針對動車組用構架加工用設備和刀具進行分析，介紹了設備的主要結構特點，并給出了設備的主要技術參數(shù)，然后對構架加工用刀具進行詳細的分類解析，明確了各類型刀具的一般參數(shù)設定，為構架加工廠商在硬件配置方面提供參考，同時為后續(xù)深入研究提供參考。

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