淺析動車組構(gòu)架加工設(shè)備及刀具選用

李啟士

摘要：動車組構(gòu)架是其走行部的主體結(jié)構(gòu)，為確保動車組高速運行過程中的安全狀態(tài)，構(gòu)架各組成結(jié)構(gòu)的加工精度往往要求很是嚴格，構(gòu)架一般體型較大且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這就給加工設(shè)備和刀具的選用帶來了困難。本文結(jié)合多年工作經(jīng)驗，以某型動車組構(gòu)架加工為例，分析了構(gòu)架加工用設(shè)備及刀具的選用，給出了構(gòu)架加工用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，并詳細介紹了常用刀具類型及其參數(shù)設(shè)定，以供后續(xù)研究參考。

關(guān)鍵詞：動車組;構(gòu)架加工;設(shè)備;刀具

0 ?引言

隨著我國高速動車組車輛的不斷提速，對列車制造業(yè)的質(zhì)量要求不斷提升，尤其是承載列車高速運行的轉(zhuǎn)向架，更是成為該行業(yè)質(zhì)量踐行的重點關(guān)注對象。構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架的主體結(jié)構(gòu)，不僅作為骨架承載著各零部件的自重，更為各零部件的精密裝配提供可能。

構(gòu)架一般體型較大且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，以某型動車組構(gòu)架為例，如圖1所示，其加工部位不僅限于XY水平面，還包括YZ、XZ立面，以及和XY曾一定角度的斜面，加工類型主要包括：面銑、插/鉆銑、方肩銑、階梯鏜、螺紋銑、插補銑等，加工工況尤為復(fù)雜，這就給構(gòu)架加工設(shè)備和刀具的選用帶來了極大的困難。

1 ?構(gòu)架加工用設(shè)備選用

設(shè)備的選用是一項極具技術(shù)性和復(fù)雜性的工作，不僅要熟悉加工工件的結(jié)構(gòu)特點和加工內(nèi)容，更要掌握被加工部位的加工方式、技術(shù)要求、受限空間等，還要準確定置加工所用的設(shè)備銑頭、工作臺、換刀裝置、刀庫容量等。

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點

結(jié)合構(gòu)架加工工藝特點，加工一般選用龍門式定粱五面銑加工中心，如圖2所示，設(shè)備工裝臺做X向移動，主軸可在Y、Z方向移動，最終實現(xiàn)三軸聯(lián)動。為減少輔助作業(yè)對設(shè)備利用率的影響，配備兩個工裝臺，且具有工作臺自動交換功能。設(shè)備需配備不同類型的銑頭，實現(xiàn)五面轉(zhuǎn)換，以滿足立面和斜面的銑削、鉆孔、攻絲等作業(yè)。

設(shè)備機械結(jié)構(gòu)主要由龍門梁及支撐柱、主軸、雙工裝臺、排屑機構(gòu)、刀具庫、各型號銑頭及銑頭庫等組成，可實現(xiàn)三軸聯(lián)動及五面轉(zhuǎn)換，雙工裝臺均應(yīng)設(shè)置T型槽，以滿足構(gòu)架的裝夾需求。

設(shè)備銑頭是構(gòu)架加工所必需的配置，可以結(jié)合各銑頭的特點和優(yōu)勢，解決實際加工中的難點問題，對于動車組構(gòu)架加工工藝而言，一般需求配備有加長銑頭、直角銑頭、小直角銑頭以及萬能銑頭等。

1.2 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

結(jié)合動車組構(gòu)架加工工藝要求，設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足表1所示。

2 ?構(gòu)架加工用刀具選用

正所謂工欲善其事必先利其器，加工刀具的選用是生產(chǎn)高質(zhì)量構(gòu)架的前提，合理的配合使用各類型刀具，不僅能達到提升產(chǎn)品質(zhì)量，更能降低成本提高產(chǎn)量，達到降本增效的綜合效益。

2.1 常用刀具類用

①方肩銑方式將圓周銑削與面銑相結(jié)合，可同時加工兩個表面。方肩銑既可使用傳統(tǒng)方肩銑刀，也可使用立銑刀、長刃銑刀和三面刃銑刀。可分為粗、精加工兩種。

②面銑刀方式又可分普通面銑、高進給銑削、重載面銑及使用修光刃刀片進行精加工。面銑是最常見的銑削工序，最常用的是45°主偏角銑刀，但是，在某些情況下也可使用圓刀片銑刀、方肩銑刀和三面刃銑刀。

③高進給銑削方式是使用主偏角較小的銑刀時或使用圓刀片銑刀時，由于其切屑減薄效應(yīng)，能夠以非常高的每齒進給量進行面銑。雖然切深被限制較小，極高的進給卻使其成為一種高生產(chǎn)率銑削方法。特定銑刀經(jīng)過優(yōu)化，能夠以小切深實現(xiàn)進給極高的銑削。

④插鉆銑削方式是一種有效的型腔粗加工方法。這種方法能夠利用鉆頭或銑刀通過反復(fù)的軸向切削加工更深的孔或型腔，特別適用于粗加工。它不僅節(jié)能、生產(chǎn)率高，而且降低了對機床主軸的要求，因為主切削力分解為主軸軸向方向。內(nèi)圓插銑通常以鉆削孔作為插銑起點。

⑤長刃銑刀（玉米銑）方式可實現(xiàn)一次走刀完成加工，長刃銑刀是較深、較大以及切削載荷通常較重的方肩銑應(yīng)用的理想解決方案。它們具有較高的金屬去除能力，通常用于進行粗銑，因為加工出的表面結(jié)構(gòu)具有高進給側(cè)銑的特征。

⑥整體硬質(zhì)合金銑刀多用于精加工方式里使用，高轉(zhuǎn)速高進給，加工尺寸精度較高。

⑦整體硬質(zhì)合金鉆頭是鉆孔通常采用加工方式，配備上龍門式五面加工中心內(nèi)冷的功能，提高鉆孔質(zhì)量。還可分為可轉(zhuǎn)位刀片方式，也叫淺孔鉆或U鉆，這種鉆頭通常是不對稱地安裝兩片可轉(zhuǎn)位刀盤，形成內(nèi)刃和外刃，分別擔任孔內(nèi)部和孔外部的加工，其技術(shù)正在高速發(fā)展?？蓳Q頭鉆頭方式進行刀頭更換時更容易操作、排屑效率更高，通過縮短刀頭更換時間可獲得更高的生產(chǎn)效率，通過改進刀頭更換方法可獲得的更好的加工安全性，省去對刀長度的時間。

⑧階梯鏜刀方式為使用一把刀，可完成類似粗鏜、半精鏜和精鏜多把刀的加工過程，把小孔直接加工成大孔，屬于特制的刀具，加工效率大大提高。

⑨螺紋銑削方式通過旋轉(zhuǎn)刀具的螺旋坡走銑來生成螺紋。刀具在一圈中的軸向運動產(chǎn)生螺距。雖然不像螺紋車削那樣被廣泛使用，但是，螺紋銑削在某些應(yīng)用中卻能實現(xiàn)高生產(chǎn)率。

⑩螺紋攻絲方式常使用切削絲錐時，絲錐切削材料并產(chǎn)生切屑。

2.2 常用刀具參數(shù)設(shè)定

刀具參數(shù)的設(shè)備需要考慮的因素很多，主要包括被加工工件的材質(zhì)、加工面技術(shù)要求、加工面的形狀尺寸以及刀具材質(zhì)、形狀等，本文結(jié)合構(gòu)架加工作業(yè)經(jīng)驗，總結(jié)了各類型刀具一般切削參數(shù)，如表2所示。

3 ?結(jié)語

設(shè)備和刀具的選用是加工質(zhì)量得以保證的前提條件，尤其構(gòu)架這種結(jié)構(gòu)較大且相對復(fù)雜的產(chǎn)品的加工尤為重要。本文針對動車組用構(gòu)架加工用設(shè)備和刀具進行分析，介紹了設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)特點，并給出了設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，然后對構(gòu)架加工用刀具進行詳細的分類解析，明確了各類型刀具的一般參數(shù)設(shè)定，為構(gòu)架加工廠商在硬件配置方面提供參考，同時為后續(xù)深入研究提供參考。

參考文獻：

[1]嚴雋耄.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[2]戴曙.金屬切削機床設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[3]李秀艷，王雪嶺，杜永強，鄭建科，王偉，裴鵬.鐵路客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工設(shè)備選型[J].金屬加工（冷加工），2015（22）：12-15.

[4]熊超歐.大功率交流機車HXD1c構(gòu)架的加工刀具選擇[J].工具技術(shù)，2013，47（08）：34-36.

[5]高思軍，劉佛貴，官文東.標準動車組構(gòu)架定位臂的加工方法[J].內(nèi)燃機與配件，2019（02）：81-83.