CKA8014型不落輪鏇床功能的拓展

張清濤，李 微

（廣州地鐵集團有限公司，廣州 511430）

0 引言

不落輪鏇床是軌道交通機車車輛的專用檢修設備，主要是用于對電客車和工程車的輪對在不拆卸的工況下，對輪對的相關數據進行測量或對輪對踏面、內側面進行鏇修，確保輪對踏面的各項技術參數符合車輛安全運行的技術要求。本次為了增強輪對踏面的耐磨性，拓展CKA8014不落輪鏇床的鏇修功能，在原設備配置僅有P-3053加工曲線的基礎上，增設LM型加工曲線。

圖1 CKA8014不落輪鏇床

1 加工曲線的對比

廣州地鐵三號線廈滘車輛段配置有1臺CKA8014不落輪鏇床，采用的是SIMENS SINUMERIK 840D CNC（計算機數字控制）控制系統[1-2]，出廠時設備的廠家只配置了代號為P-3053的加工曲線，屬歐洲標準。

圖2 輪緣厚度32 mm的P-3053加工曲線

新增設的LM型加工曲線為磨耗型車輛車輪踏面曲線，屬中國標準。LM型踏面的輪對具有以下3個特點：踏面外形與鋼軌匹配合理，能保證輪軌間始終是單點接觸；在平衡位置時等效斜度較小，輪對位移時等效斜度較大，通過曲線時左右滾動半徑差大，避免輪緣接觸鋼軌，減小輪軌磨耗和列車阻力；當機車車輛以超過平衡速度通過曲線時，將產生一個指向曲線外側的離心力，可以由重力復原力平衡，而且這個復原力是隨著橫向位移的增大而很快增大的，可使輪緣不與鋼軌接觸，從而減輕輪軌磨耗[3]。

圖3 輪緣厚度32 mm的LM型加工曲線

2 走刀圖及位置點坐標

不落輪鏇床刀架的走刀圖直接反映了加工曲線的選擇。以LM31型的加工曲線為例，先根據標準的LM 31曲線，加入不落輪鏇床能識別的位置坐標值，共29個坐標點，換算出LM31型的加工曲線，包含曲線上各點坐標值。刀片從起始位置點N65（位置點的標號參照數控程序中語句的序號，便于分析）開始走刀，N68～N75之間完成倒角的切削；N75～N99之間完成踏面切削的準備；N99～N130完成踏面的切削；N130～N150之間完成一半輪緣的切削；N150～N205之間完成換刀（不落輪鏇床每側的刀座上安裝了2顆刀片）；N205～N220之間完成另一半輪緣和內側面的切削；N220～N230之間完成退刀。數控系統根據每個位置點的坐標值控制刀架緩慢位移，刀架移動的切削深度和進給量均可以人工操作不落輪鏇床進行設置，從而完成1個電客車輪對的切削過程。

圖4 LM32加工曲線的走刀圖

圖5 走刀圖中位置點的坐標

3 數控程序編寫和裝載

CKA8014不落輪鏇床的數控程序采用G指令進行編寫，G指令是一種常用的數控程序指令，其中最主要是功能字，功能字是使數控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定循環等[4-5]。G功能字由地址符G和其后的2位數字組成，從G00～G99共100種功能。

圖6 編寫新程序

增設新加工曲線時，需在計算機的記事本軟件中進行編寫，保存為TXT文件，并拷貝在磁盤。以輪緣厚度31mm的加工程序為例，原左右輪的加工程序文件名稱分別為L31和L331，為加以區別，保存新加工程序時分別命名為L31LM31和L331LM31。程序編寫具體為將程序中各位置點的坐標參照走刀圖中的坐標信息進行修改和保存，確保刀架能按新的加工曲線控制程序加工出需要的LM型輪對踏面曲線，并且保證加工過程中刀架的移動不與輪對發生誤碰撞，保障設備安全和操作者的人身安全。

開啟不落輪鏇床，人機界面HMI進入MMC加工系統后，通過OP面板上的主菜單按鍵進行操作。進入程序調試界面，輸入西門子數控系統的口令，才能進入服務菜單的數據管理界面；然后依次打開文件路徑對應的文件夾，選擇磁盤里編寫好的新程序文件，點擊復制按鈕，再粘貼到剪貼板。

圖7 選擇磁盤里編寫好的程序

返回主菜單的頁面，在程序菜單中選擇程序管理，進入剪貼板選擇剛粘貼在剪貼板的新程序文件，點擊復制，進入程序菜單中的子程序，粘貼所復制的新程序文件。由于系統中調用加工曲線的控制程序是識別文件名的，因此必須將舊程序文件的名稱修改為其他名稱，新程序文件的名稱修改為系統能識別的文件名。以輪緣厚度31 mm的加工程序文件為例，將舊程序文件L31和L331的名稱任意更改為其他名稱，再將新程序文件L31LM31和L332LM31的名稱更改為舊程序的名稱L31和L331，最后需要對新程序改變批準，點擊改變批準按鈕，選擇批準即可。

圖8 裝載新程序

4 試驗檢驗

通過CKA8014不落輪鏇床操作界面的程序開關設定新的輪對加工曲線程序，用新程序對單個輪對進行加工，并采用車輛輪對第4種檢查器和輪對踏面廓形模板對加工后輪對進行尺寸和廓形檢測。

圖9 使用新程序鏇修單個輪對

圖10 使用踏面廓形模板校驗

使用車輛輪對第4種檢查器檢測加工后輪對輪緣厚度值和輪緣高度值，所測值與對應程序輪緣和輪高范圍值一致，誤差小于0.2 mm，符合加工要求[6-7]。

使用輪對踏面廓形模板檢測加工后輪枘踏面廓形，分段廓形間隔小于0.05，整體廓形與模板一致，符合加工要求。新加工曲線程序的輪對與模板之間非常吻合。

5 結束語

經檢驗，CKA8014型不落輪鏇床的功能拓展是成功的，并且可參照本項目拓展其他加工曲線的功能，實現對不同類型踏面的輪對加工，提高其工作效率，同時也為同類型專用重點設備的挖潛拓能提供了新的思路與實踐[8]。