基于杭州地鐵輪對磨耗狀況的數(shù)控不落輪鏇床操作模式優(yōu)化方案

章學(xué)權(quán)

（杭州地鐵運營有限公司，浙江 杭州 310000）

地鐵車輪作為列車運行的關(guān)鍵部件之一，與鋼軌、車軸并稱為三大安全部件,是列車正常運行不可或缺的部分。但是，隨著我國城市軌道交通的不斷發(fā)展、線路的增多、客流量的增大，地鐵車輪的損傷問題越來越嚴(yán)重，主要包括踏面磨耗、疲勞裂紋、剝離等。如果車輛在車輪損傷時繼續(xù)運行，不僅會產(chǎn)生噪音及振動，影響乘客乘車的舒適度，嚴(yán)重時還會影響行車安全。這時，就需要對不符合標(biāo)準(zhǔn)的車輪進(jìn)行必要的切削（即鏇修加工以恢復(fù)輪對尺寸）。這就需要對地鐵車輪的鏇修進(jìn)行嚴(yán)格把控，既要控制好輪對的尺寸，又要提高鏇輪的工作效率，用有限的時間和設(shè)備，對輪對進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，從而提高電客車的使用頻率，滿足運輸要求。

1 目前鏇修狀況

杭州地鐵不落輪鏇床大部分是德國Hegenscheidt-MFD公司生產(chǎn)的U2000-400M型鏇床，主要用于列車在整列編組不解體的情況下，對車輪輪緣和踏面進(jìn)行修理加工。設(shè)備控制系統(tǒng)采用CNC數(shù)控系統(tǒng)，具有對不同輪對的輪廓形狀曲線進(jìn)行編程的功能。操作員根據(jù)廠家提供的操作指導(dǎo)書進(jìn)行鏇輪，按照MMC加工的提示一步步完成操作，由系統(tǒng)生成加工過程中的分刀及廠家推薦的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速來切削輪對。

切削分段共有6個區(qū)域（見圖1），主刀主要負(fù)責(zé)第1到第5區(qū)域的切削加工，副刀主要負(fù)責(zé)第6區(qū)域加工，即背面切削。因杭州地鐵線路上直道較多、彎道較少的原因，造成地鐵車輛的踏面磨損較嚴(yán)重，主要集中在加工區(qū)域中的第2和第3區(qū)域，又加之地鐵車輪的踏面材質(zhì)較軟，車輪磨損后向輪緣部分?jǐn)D壓，使車輪的輪緣厚度增加，造成加工區(qū)域中第4、第5區(qū)域數(shù)值變大。

圖1 輪對切削分區(qū)及加工曲線

在鏇修時第1刀要先將第4以及第5區(qū)域增大的部分車削掉，再進(jìn)行預(yù)切削和完工切削，但是，在預(yù)切削和完工切削時，主刀都要切削第4及第5個區(qū)域，這就大大增加了鏇修時間，一套鏇修流程完成后，鏇修一個輪對需要1.5h，每節(jié)車廂有4組輪對，整輛電客車總共有6節(jié)車廂，鏇完整輛車就需要36h，按一天工作8h計算，一輛電客車鏇修完需要近5個工作日，這就大大降低了電客車的使用效率，增加了使用成本。另外，目前對踏面擦傷鏇修時的處理方式往往都是粗暴地采用低速大進(jìn)刀量進(jìn)行切削，造成了較大的浪費。

2 分段調(diào)整進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速

為提高電客車的使用效率，降低用車用人成本，通過不斷地查看廠家資料和多次的鏇輪實踐，并與其他城市地鐵同行進(jìn)行交流及外出培訓(xùn)學(xué)習(xí)，觀察每個輪對車輪的鏇修質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)可以將分段加工中預(yù)切削的第4及第5區(qū)域的切削量（表1）通過加工設(shè)定中的參數(shù)調(diào)整累加到完工切削的第4及第5區(qū)域中（表2），這樣改進(jìn)后鏇修效果，依舊可以達(dá)到鏇修標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省下了分段加工中預(yù)切削的第4及第5區(qū)域的鏇修時間。

表1 改進(jìn)前的切削分段

表2 改進(jìn)后的切削分段

另外，還發(fā)現(xiàn)鏇輪過程中輪對曲線上的不同區(qū)域所給的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速存在不合理的地方。例如，在預(yù)切削第1刀加工第4及第5區(qū)域時，采用70%的進(jìn)給量和70%的主軸轉(zhuǎn)速；預(yù)切削第2刀時，因為第1區(qū)域前半部分有倒角需要切削，所以切削方案為50%的進(jìn)給量和50%的主軸轉(zhuǎn)速；還有完工切削時第1至第3區(qū)域采用100%的進(jìn)給量和70%的轉(zhuǎn)速，第4及第5區(qū)域采用30%的進(jìn)給量和50%的主軸轉(zhuǎn)速；背面切削時采用50%的進(jìn)給量和50%的主軸轉(zhuǎn)速。

通過不斷的試驗，我們發(fā)現(xiàn)，在第1刀切削第4及第5區(qū)域時，進(jìn)刀量不是很大，只在第4區(qū)域的前半部分有明顯的切削量，因此，只在第4區(qū)域的前半部分采用70%的進(jìn)給量和70%的主軸轉(zhuǎn)速，在后面部分采用120%的進(jìn)給量和80%的主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行加工。

在預(yù)切削加工時，發(fā)現(xiàn)實際的加工情況為第1區(qū)域的倒角部分吃刀量較大，后面越來越小，倒角部分車削出來后，可以適當(dāng)提高進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，一直加工到第2區(qū)域的前半部分，第2區(qū)域的后半段和整個第3區(qū)域的切削量非常小，甚至存在無切削量的狀況，這種情況下，我們只在第1區(qū)域倒角部分采用50%進(jìn)給量和50%主軸轉(zhuǎn)速，在倒角后的第1區(qū)域和第2區(qū)域前半段，采用70%的進(jìn)給量和70%的主軸轉(zhuǎn)速，而在第2區(qū)域的后半段和整個第3區(qū)域采用100%～120%的進(jìn)給量和80%的主軸轉(zhuǎn)速。

在完工切削時第1至第3區(qū)域依舊采用100%的進(jìn)給量和70%的主軸轉(zhuǎn)速，但是在第4區(qū)域的前半段，采用30%的進(jìn)給量和50%的主軸轉(zhuǎn)速，過了輪對踏面和輪緣的切點后，可以提高到80%的進(jìn)給量和70%的主軸轉(zhuǎn)速，再根據(jù)切削量的大小適當(dāng)提高進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速。背面切削先采用50%的進(jìn)給量和50%的轉(zhuǎn)速，等到副刀沿著切線方向切入后，切削量相應(yīng)減少，這時就可以將進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速提高到80%和70%，最后等副刀無明顯切削量時，可以將進(jìn)給量提高到120%，主軸轉(zhuǎn)速不變，一直到加工結(jié)束。

表3 操作模式改進(jìn)前、后對比

3 結(jié)語

本文針對杭州地鐵輪對實際磨耗狀況，探討分段切削時使用不同的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速，從而縮短鏇修時間，可降低33.3%鏇修時間成本，并且極大地提高輪對的使用壽命，降低了使用成本。