基于SIEMENS 828D數(shù)控系統(tǒng)提高輪對旋修質(zhì)量的探討

李靜

摘要：鐵路貨車輪對踏面為LM磨耗型，可以減少輪與軌的磨耗，延長使用壽命。輪對踏面質(zhì)量直接影響了輪與軌的黏著關(guān)系，關(guān)系著車輛運(yùn)行安全。車輛在線路上運(yùn)行一段時間后，輪對因存在表面裂紋、缺損、碾堆、剝離、擦傷、局部凹陷、尺寸過限等缺陷，需要旋修，往往這種旋修比例占段修定檢車間收入輪對數(shù)量的60%以上。

關(guān)鍵詞：鐵路貨車;輪對 ;旋修;故障;解決辦法

1問題的提出

輪對承擔(dān)著車輛全部重量，并且在軌道上高速運(yùn)行，同時還承受著從車體、鋼軌方面?zhèn)鬟f來的其他各種靜、動作用力，受力很復(fù)雜。但在實(shí)際運(yùn)用中，因?yàn)楦鞣N因素造成輪對擦傷、剝離、尺寸超限，因此，在鐵路貨車段修作業(yè)中，需旋修輪對常常在收入輪對中占比高達(dá)60%以上。踏面、輪緣質(zhì)量直接影響著車輪與鋼軌間的黏著關(guān)系，關(guān)系著鐵路運(yùn)輸安全，輪對機(jī)加工質(zhì)量對鐵路運(yùn)輸至關(guān)重要，段修定檢車間作為輪對旋修加工的主力，加工質(zhì)量顯得尤為重要。

2車輪數(shù)控加工原理簡述

現(xiàn)新出廠以及新做大修的數(shù)控車輪車都已經(jīng)采用西門子公司的SIEMENS 828D數(shù)控系統(tǒng)，兩套828D系統(tǒng)別控制左右刀架，X、Z兩軸聯(lián)動進(jìn)行插補(bǔ)，在加工輪對時，數(shù)控裝置按照加工程序，通過數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字運(yùn)算后向伺服驅(qū)動裝置發(fā)出控制信號，驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，再經(jīng)滾珠絲杠螺母傳遞給刀架的導(dǎo)桿，同時主軸帶動車輪旋轉(zhuǎn)，使車輪與刀具之間產(chǎn)生相對運(yùn)動;通過系統(tǒng)對仿形數(shù)據(jù)的分析控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)（即控制滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)圈數(shù)），實(shí)現(xiàn)控制刀桿的運(yùn)動，從而控制主、副刀尖某一時間點(diǎn)相對機(jī)床原點(diǎn)的X和Z坐標(biāo)，從而加工出符合程序設(shè)計尺寸要求的車輪。

數(shù)控車輪車床一般使用的是相對編碼器，開機(jī)后加工第一條輪對前必須先將機(jī)床刀架X、Z軸返回參考點(diǎn)（刀尖的基準(zhǔn)零點(diǎn)），系統(tǒng)以此基準(zhǔn)零點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而控制整個LM磨耗型踏面的仿形加工。

3常見質(zhì)量不良及產(chǎn)生原因分析

3.1 輪徑存在偏差

3.1.1輪徑偏差不固定，忽大忽小

開機(jī)后加工第一條輪對前按要求返回了參考點(diǎn)，但是旋修出來的輪對尺寸總是存在偏差，且尺寸偏差飄忽不定，但輪徑偏差符合要求。

原因分析：一是刀架內(nèi)滾珠絲杠磨損過限或端軸軸承松動;二是刀桿磨耗過限導(dǎo)致刀盒與刀桿之間配合有間隙或刀桿的刀盒安裝座有裂損。

解決辦法：加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、點(diǎn)檢、巡檢制度落實(shí)，要求作業(yè)人員每班開工前加強(qiáng)對刀桿、刀盒、刀具檢查;要求設(shè)備維修人員做好每日巡檢工作，做好定期小修工作。

3.1.2 輪徑偏差固定在某一值附近

開機(jī)后加工第一條輪對前按要求返回了參考點(diǎn)，但是旋修出來的輪對尺寸總是存在偏差，且尺寸偏差值基本上固定，但輪徑偏差符合要求。

原因分析：偏差恒定，說明設(shè)備本身無問題;經(jīng)常性發(fā)生，排除人為失誤。該問題是車床參數(shù)設(shè)定不正確，即刀尖到車床基準(zhǔn)零點(diǎn)的X軸距離（一般用R1表示）不準(zhǔn)確導(dǎo)致。

解決辦法：調(diào)整如果旋修后的實(shí)際尺寸偏大amm，則說明加工時刀尖往機(jī)床基準(zhǔn)零點(diǎn)少走了1/2amm距離，所以將R1值調(diào)小1/2amm即可，反之亦然。

3.2 輪輞外側(cè)無倒角、倒角過小、倒角過大

旋修后外側(cè)無倒角、倒角過小或者倒角過大，達(dá)不到《輪規(guī)》要求“旋修后的車輪外側(cè)倒角為5mm×5mm”。

原因分析：車輪旋修一般以輪輞內(nèi)側(cè)面為對刀基準(zhǔn)面（也稱一次對刀），828D系統(tǒng)原程序參數(shù)頁面默認(rèn)輪輞寬度為139mm，系統(tǒng)以對刀的基準(zhǔn)Z坐標(biāo)加139作為Z軸切削起點(diǎn)，從外側(cè)倒角處開始切削。因此，倒角問題主要有兩種原因：一是對刀基準(zhǔn)面選取不準(zhǔn)確導(dǎo)致切削起點(diǎn)不正確;二是沒有作業(yè)者沒有仔細(xì)測量并在參數(shù)頁面修改輪輞寬度值導(dǎo)致未能從實(shí)際起點(diǎn)開始切削。

解決辦法：應(yīng)當(dāng)先測量輪輞寬度值，設(shè)置好輪輞寬度，調(diào)整好對刀位置。

3.3踏面粗糙度過大

旋修后的輪對幾何尺寸基本符合要求，但是車輪旋修后，踏面表面波紋過深，達(dá)不到《輪規(guī)》要求的25μm。

原因分析：作業(yè)者在旋修最后一刀時進(jìn)刀量較大，達(dá)到直徑8mm甚至10mm以上，造成切銷量過大;此類輪對加工前往往是有剝離、擦傷、兩輪徑差過大等故障。

解決辦法：遇到該類輪對，讓作業(yè)者分兩刀加工，先以直徑8mm的進(jìn)給量、不超過15mm/min的Z軸切削速度、主軸二檔低速粗車，直至將輪對自身故障消除，然后再以直徑不超過3mm的進(jìn)給量、25mm/min的Z軸切削速度、主軸二擋中速或高速進(jìn)行精車一遍就可以解決。

3.4踏面處有明顯“臺階”

旋修后的輪對幾何尺寸基本符合要求，存在些許偏差，踏面處有一條明顯的“臺階”。

原因分析：出現(xiàn)此類問題絕大多數(shù)情況下是機(jī)床本身出現(xiàn)了問題，一般是齒條松動或者絲杠端軸承松動。

解決辦法：出現(xiàn)此類問題立即停止使用，報設(shè)備維修人員調(diào)整滾珠絲杠。

3.5輪緣頂點(diǎn)有“臺階”或輪緣過于“矮平”

旋修后輪緣頂點(diǎn)處有一條明顯的“臺階”或者輪緣過于“圓潤矮平”。

原因分析：輪緣內(nèi)、外側(cè)分別由副、主刀具單獨(dú)加工，加工軌跡在輪緣頂點(diǎn)處匯合。輪緣臺階處出現(xiàn)“臺階”，則說明兩個加工軌跡在輪緣頂點(diǎn)處偏差較大，即主、副刀片的高低差參數(shù)值過大，反之若出現(xiàn)輪緣過于“圓潤矮平”則說明主、副刀片的高低差參數(shù)值過小。

解決辦法：如果輪緣臺階處出現(xiàn)“臺階”，將主、副刀片的高低差參數(shù)值逐步調(diào)小，直至加工出合格的輪緣;反之調(diào)大。

4結(jié)論與建議

4.1各段修單位技術(shù)管理人員須時刻關(guān)注輪對旋修加工后的技術(shù)狀態(tài)，對出現(xiàn)的類似上述問題及時對號入座并及時解決。作業(yè)者要加強(qiáng)責(zé)任感，做好數(shù)控車輪車床的保養(yǎng)油潤工作，做好開工前的點(diǎn)檢工作，發(fā)現(xiàn)異常及時維修、調(diào)試。

4.2.最經(jīng)濟(jì)的加工參數(shù)選?。哼M(jìn)刀量取直徑3～8mm，主軸旋轉(zhuǎn)選擇中速、Z軸方向進(jìn)給切削速度選擇15mm/min。

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