基于杭州地鐵輪對磨耗狀況的數控不落輪鏇床操作模式優化方案

章學權

（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運行，不僅會產生噪音及振動，影響乘客乘車的舒適度，嚴重時還會影響行車安全。這時，就需要對不符合標準的車輪進行必要的切削（即鏇修加工以恢復輪對尺寸）。這就需要對地鐵車輪的鏇修進行嚴格把控，既要控制好輪對的尺寸，又要提高鏇輪的工作效率，用有限的時間和設備，對輪對進行養護，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行修理加工。設備控制系統采用CNC數控系統，具有對不同輪對的輪廓形狀曲線進行編程的功能。操作員根據廠家提供的操作指導書進行鏇輪，按照MMC加工的提示一步步完成操作，由系統生成加工過程中的分刀及廠家推薦的進給量和主軸轉速來切削輪對。

切削分段共有6個區域（見圖1），主刀主要負責第1到第5區域的切削加工，副刀主要負責第6區域加工，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重，主要集中在加工區域中的第2和第3區域，又加之地鐵車輪的踏面材質較軟，車輪磨損后向輪緣部分擠壓，使車輪的輪緣厚度增加，造成加工區域中第4、第5區域數值變大。

圖1 輪對切削分區及加工曲線

在鏇修時第1刀要先將第4以及第5區域增大的部分車削掉，再進行預切削和完工切削，但是，在預切削和完工切削時，主刀都要切削第4及第5個區域，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，每節車廂有4組輪對，整輛電客車總共有6節車廂，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刀量進行切削，造成了較大的浪費。

2 分段調整進給量和主軸轉速

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行交流及外出培訓學習，觀察每個輪對車輪的鏇修質量，發現可以將分段加工中預切削的第4及第5區域的切削量（表1）通過加工設定中的參數調整累加到完工切削的第4及第5區域中（表2），這樣改進后鏇修效果，依舊可以達到鏇修標準，節省下了分段加工中預切削的第4及第5區域的鏇修時間。

表1 改進前的切削分段

表2 改進后的切削分段

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

通過不斷的試驗，我們發現，在第1刀切削第4及第5區域時，進刀量不是很大，只在第4區域的前半部分有明顯的切削量，因此，只在第4區域的前半部分采用70%的進給量和70%的主軸轉速，在后面部分采用120%的進給量和80%的主軸轉速進行加工。

在預切削加工時，發現實際的加工情況為第1區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，可以適當提高進給量和轉速，一直加工到第2區域的前半部分，第2區域的后半段和整個第3區域的切削量非常小，甚至存在無切削量的狀況，這種情況下，我們只在第1區域倒角部分采用50%進給量和50%主軸轉速，在倒角后的第1區域和第2區域前半段，采用70%的進給量和70%的主軸轉速，而在第2區域的后半段和整個第3區域采用100%～120%的進給量和80%的主軸轉速。

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

表3 操作模式改進前、后對比

3 結語

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給量和主軸轉速，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。