軌道交通行業(yè)機(jī)加工需求分析

　　對于軌道交通行業(yè)，相對來說有加工難度的主要零部件是車體轉(zhuǎn)向架、空心軸套等機(jī)車走行部及柴油機(jī)關(guān)鍵零部件。機(jī)車柴油機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度、形位公差和表面質(zhì)量要求高（精度指標(biāo)大都在5～7級、表面粗糙度值Ra=0.4μm左右），要求有良好的互換性，如機(jī)體、曲軸、連桿、汽缸蓋等，主要目的是為了保證機(jī)車在高速運(yùn)行中可靠性好、壽命長、安全系數(shù)高。以柴油機(jī)關(guān)鍵零部件來講，許多零部件的相關(guān)尺寸精度都在微米級，這是以前難以想象的，也是根本做不到的。如某曲軸：全長4m以上，重量達(dá)2 500kg，主軸頸? 250－0－0.029mm，全長跳動量0.06mm等；相關(guān)的形位公差、表面粗糙度要求等都極嚴(yán)。主要難度表現(xiàn)在毛坯擠壓要求高，成型后非加工面尺寸要求高；平衡塊焊接要求也是原先中曲軸沒有采用過的；因平衡塊焊接結(jié)構(gòu)，對機(jī)械加工的設(shè)備回轉(zhuǎn)半徑加大，形位公差要求高；采用噴霧冷卻正火+最終表面氮化的熱處理方式，對變形的控制有較大難度。

　　交通行業(yè)的機(jī)械加工是由車、銑、刨、鏜、鉆、磨等基本加工方式構(gòu)成的，圍繞不同產(chǎn)品和同一產(chǎn)品不同的加工工序，以往人們使用的是大量傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單一加工功能的車床、銑床、刨床、鏜床、鉆床、磨床等普通設(shè)備。隨著技術(shù)的發(fā)展，這些普通設(shè)備所占的比例已大幅下降，取而代之的是以單軸和二軸聯(lián)動加工為主的數(shù)控車床、立式和臥式加工中心數(shù)控加工機(jī)床。以曲軸為例，一臺車銑中心替代了以前需要由6～7臺機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)的車、銑、鉆、擴(kuò)、鉸等加工功能，包括曲軸的主軸頸、連桿頸和曲柄的所有加工、法蘭孔的加工、鍵槽加工、螺紋孔的加工、主油孔和斜油孔的加工等，減少了裝夾次數(shù)，提高了產(chǎn)品精度，同時對試制新產(chǎn)品的工裝準(zhǔn)備可大大降低，機(jī)床的加工柔性也大大加強(qiáng)；同樣，一臺曲軸隨動磨床，替代了原來的普通大型外圓磨床和連桿頸曲軸磨床，一臺設(shè)備具有兩臺磨床的功效，而占地面積僅只有一臺磨床。20世紀(jì)80年代，機(jī)加工所用的刀具大都是焊接刀具，少數(shù)非標(biāo)刀具也是焊接結(jié)構(gòu)的。目前只有少數(shù)是焊接刀具，絕大部分是機(jī)夾刀具、成形組合刀具和復(fù)合刀具。尤其是在加工中心等先進(jìn)設(shè)備所用刀具，100%是標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾刀具及非標(biāo)的機(jī)夾具。但刀具的費(fèi)用同樣也是相當(dāng)昂貴的，工具消耗所占的制造成本比例為5%～15%。復(fù)合加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了加工工序相對集中，減少了工件重復(fù)裝卸、定位次數(shù)，縮短加工輔助時間，提高了工件加工精度和生產(chǎn)效率，而且設(shè)備數(shù)量明顯減少，節(jié)約了生產(chǎn)線的產(chǎn)地面積，使單位面積產(chǎn)量有大幅度提高，同時也減輕了工人的勞動強(qiáng)度。

　　在復(fù)合加工中，采用成形的復(fù)合刀具來加工一些同軸度要求高的孔系或加工一些復(fù)雜的型面也是相當(dāng)普遍的，一是由于精度高，二是加工效率高。在歐美等一些高端機(jī)加工領(lǐng)域使用得相當(dāng)普遍，但重要的問題是刀具費(fèi)用太高了，如加工一根成品曲軸，上車銑中心大約有6～7道工序，刀具費(fèi)用累計(jì)大約在5萬元/根左右，刀具費(fèi)用成本是原來的幾十倍甚至上百倍。

　　軌道交通機(jī)加工刀具解決方案

　　當(dāng)今各行業(yè)切削刀具需求特點(diǎn)及其解決方案表現(xiàn)在無冷卻干切削加工、低溫冷風(fēng)干切削加工、高速加工、取代磨削的超硬加工、重型強(qiáng)力切削加工及高硬高強(qiáng)度材料精密加工等。如圖1所示為鐵路的主要加工部件如鐵軌、輪轂、輪軸等部件，圖2和圖3分別為鐵軌及傳動軸加工的刀具解決方案。從圖1中可以看出，軌道交通的幾種主要部件式的產(chǎn)品特征。如軌道加工需保證軌道的平行度、直線度外，重點(diǎn)需要提高軌道的加工效率，因此選用如圖1所示的整體玉米鑲齒盤形銑刀，對于提高軌道的加工效率和質(zhì)量具有革命性的意義。這種刀具相對于傳統(tǒng)的成形銑刀或者是標(biāo)準(zhǔn)的螺旋銑刀，其優(yōu)勢表現(xiàn)在效率高、成本低、質(zhì)量一致性好等特點(diǎn)。輪轂和傳動軸屬于典型的車削加工產(chǎn)品，分別表現(xiàn)出了盤類零件和軸類零件的加工特點(diǎn)，圖2和圖3所采用的大余量車削刀片、帶排屑槽的圓弧形刀片、表面精加工的菱形刀片是加工這兩類零件高效率和高質(zhì)量的理想選擇。

　　結(jié)語

　　本文針對我國鐵路交通行業(yè)產(chǎn)品機(jī)械加工中的刀具應(yīng)用選型進(jìn)行了簡要介紹，希望讀者能從這些行業(yè)的共性特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合機(jī)械加工專業(yè)的特點(diǎn)和行業(yè)的需求，選擇合適的加工策略和刀具選型方案，從而降低刀具的成本，同時提高加工效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。