CRH2型動車組車輪踏面鏇修用刀片的經濟性選擇

摘要：為保證動車組在運行過程中的安全性和舒適性，動車組在高級檢修時，需在數控車輪車床上對車輪踏面（含輪緣，下同）進行鏇修加工。為降低加工成本，文章對CRH2型（含CRH380型，下同）動車組車輪踏面鏇修用刀片的經濟性進行了簡要分析，為動車組車輪踏面鏇修用刀片的經濟性選擇提供了理論依據。

關鍵詞：動車組；車輪踏面；鏇修用刀片；經濟性

中圖分類號：U266?；?；?；?；文獻標識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0102-02

輪對主要由車輪、車軸、制動盤、齒輪箱及軸箱軸承等部分組成，它直接向鋼軌傳遞重量，通過輪軌間的黏著產生牽引力或制動力，承擔著動車行駛、制動等功能。車輪踏面作為動車組與鐵路軌道的直接接觸單元，一旦出現異常磨耗及其他缺陷，動車組振動性能下降，構架將會出現橫向失穩及蛇行失穩跡象，所以車輪踏面的檢修質量直接關系到動車組的安全性及舒適性。

動車組在高級檢修時，需在數控車輪車床上對車輪踏面進行鏇修加工；在運用檢修時，只需對車輪踏面表面質量進行常規檢查，一旦發現裂紋、缺損等缺陷時，也需對車輪踏面進行鏇修加工。

1車輪踏面鏇修要求

CRH2型動車組車輪踏面形式為LMA型（見圖1），車輪踏面鏇修加工后，需滿足以下要求：（1）踏面及輪緣不得存在裂紋、缺損、剝離、擦傷等缺陷；（2）輪緣厚度應符合28～33mm，車輪直徑不得小于800mm；（3）同一車輪輪徑差不大于0.2mm；（4）表面粗糙度應不大于Ra6.3等。

2車輪踏面鏇修分析

CRH2型動車組車輪材料選用具有高硬度的ER8模具鋼，車輪踏面鏇修過程中刀片極易磨損與刃崩，所以刀片的選擇直接關系到鏇修質量、人工費用及制造費用。車輪踏面鏇修在數控車輪車床上進行，該車床配備有雙工位車刀，刀桿上有主車刀刀片及副車刀刀片安裝位，主車刀刀片對輪廓A（見圖1）進行鏇修，副車刀對輪廓B（見圖1）進行鏇修。由圖可見，雙工位車刀對輪緣曲面部分加工極為方便，而且車床無需配備換刀庫，加工過程中只需準備對應刀片即可。為便于計算成本，車輪踏面鏇修實驗中將主車刀刀片與副車刀刀片的壽命累計為單片刀片的壽命。

圖1?；LMA型踏面輪緣輪廓

3實驗分析

3.1實驗目的

選取不同類型的刀片對車輪踏面進行鏇修加工，通過對比各刀片的切削情況，分析并計算車輪踏面鏇修過程中產生的刀具成本、人工費用、制造費用等，以便選擇較為經濟的踏面鏇修用刀片。

3.2實驗描述

（1）刀片選擇。刀片類型有普通硬質合金刀片、硬質合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片、非金屬陶瓷涂層刀片、聚晶氮化硼刀片、聚晶金剛石刀片等，因車輪材料為ER8新型模具鋼，具有良好的熱強性、紅硬性、耐磨性，硬度約為240～260HBS，所以要求刀片具備高強度、高耐磨性、高紅硬性、耐沖擊等性能，滿足以上特性的常用刀片有普通硬質合金刀片、硬質合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片，下面就某一刀具品牌的上述三種刀片進行實驗與分析。

（2）切削用量的確定。切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉速n或切削速度Vc、進給量f或進給速度Vf，根據廠家刀具切削手冊查詢，普通硬質合金刀片、硬質合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片的切削速度Vc依次為120m/min、160m/min、180m/min，進給量f依次為0.18mm/r、0.25mm/r、0.18mm/r；根據主軸轉速n=1000Vc/（π×D）、進給速度Vf=n×f可以計算出相關參數（注：式中D為車輪直徑，在此取860mm，踏面鏇修一般情況下加工余量較小，背吃刀量ap可不考慮），具體數值如下表1：

表1

刀片類型

切削用量 普通硬質合金刀片 硬質合金涂層刀片 金屬陶瓷涂層刀片

主軸轉速n（r/min） 45 60 105

進給速度Vf（mm/min） 8 15 19

（3）刀片成本。以上表切削用量為依據，對普通硬質合金刀片、硬質合金涂層刀片、金屬陶瓷涂層刀片進行輪對踏面鏇修實驗，其壽命依次為3條/片、5條/片、9條/片；根據此品牌刀具供應商提供的價格，單價依次為95元/片、175元/片、480元/片；經計算，三種類型的刀片成本依次為31.70元/條、35.00元/條、47.30元/條（注：單位中的條指一條輪對）。

（4）直接人工費用及制造費用。直接人工費用指直接從事產品生產的工人薪酬，約為22元/小時；制造費用指車間管理人員工資、水電費、修理費、折舊費、遞延資產攤銷、運輸費用等，約為65元/小時。以上述切削用量表為依據，根據車削工時T=（L+L1）/Vf（其中L為踏面鏇修長度，L1為導入導出量，在踏面鏇修時，L約為160mm，L1約為5mm）計算，三種類型的刀片鏇修工時依次為41分鐘/條、22分鐘/條、17分鐘/條；經計算，對應的直接人工費用依次為15.00元/條、8.10元/條、6.20元/條；制造費用依次為44.40元/條、23.80元/條、18.40元/條。

（5）費用匯總。輪對鏇修中的各項成本及費用匯總如下表2（注：表中的總費用只含輪對踏面鏇修過程中的刀具成本、直接人工費用、制造費用，不包含輔助作業時間內發生的各項費用）：

表2

刀片類型

成本及費用 普通硬質合金刀片 硬質合金涂層刀片 金屬陶瓷涂層刀片

刀具成本（元/條） 31.70 35.00 47.30

直接人工費用

（元/條） 15.00 8.10 6.20

制造費用（元/條） 44.40 23.80 18.40

總費用（元/條） 91.20 66.90 78.00

4結語

從上述實驗結果可以看出，車輪踏面鏇修時，刀片類型直接關系到加工成本，價格昂貴的高檔刀片加工成本不一定很高，價格較低的普通刀片加工成本也不一定很低，刀片選擇的關鍵在于，要根據被加工材料選取合適類型的刀片經濟性才較好。

動車組車輪踏面鏇修時，在常用的普通硬質合金刀片、硬質合金涂層刀片及金屬陶瓷涂層刀片三種類型的刀片中，選用硬質合金涂層刀片較為經濟。

另外，現在的刀片品牌較多，同種類型而品牌不同的刀片制造工藝不同，質量及價格也不同，后續可以繼續研究。

參考文獻

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作者簡介：田智（1986—），男，湖北黃岡人，武漢南車四方維保中心有限責任公司技術質量部助理工藝師，助理工程師，研究方向：動車組輪軸檢修。