針對偏薄型制動盤摩擦面精車存在的問題對車床的改進
2020-5-19 來源：龍泉青瓷寶劍技師學(xué)院 景寧畬族自治縣縣 作者：葉孟軍 潘瑋
摘要：論文淺析了偏薄型制動盤在精車兩邊摩擦面時存在的一些精度控制、生產(chǎn)效率等問題，同時根據(jù)偏薄型制動盤的技術(shù)要求，提出工藝改進，并對標(biāo)準(zhǔn)車床某些部件進行相應(yīng)的改進，從而解決精度控制難題，提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：制動盤；精車；車床；改進；精度；效率
1 、引言
汽車零配件作為汽車的重要組成部分，是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，汽車消費特別是轎車消費日益大眾化，汽車配件行業(yè)也飛速發(fā)展起來，汽配行業(yè)在機械行業(yè)和國民經(jīng)濟中站了很重要的地位，這就同時給機床行業(yè)帶來了極大的發(fā)展機遇。汽配零件的批量都很大，然而一般機床企業(yè)量產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型機床適用范圍廣泛，不只針對某類零件而設(shè)計。因此為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)型機床進行某部件的小改進，以主動去適應(yīng)汽配中某類零件的加工，從而提高加工精度及生產(chǎn)效益，對提高機床企業(yè)的行業(yè)競爭力及成本控制意義非凡。
汽車制動盤就是汽車零配件的一種，是汽車中十分重要的一個零件。汽車運行時制動盤跟著輪轂高速轉(zhuǎn)動，剎車時利用制動盤與摩擦材料的摩擦，使汽車減速或停止運動。日常汽車運行時，剎車動作非常頻繁，如果不加工好制動盤的兩個摩擦面，那么摩擦材料的損耗將會很大，剎車效果也必將受到影響，安全問題等都將不能保證。因此，制動盤的加工質(zhì)量控制必須達到要求。
2、 偏薄型制動盤摩擦面精車時存在的問題
2.1 制動盤類零件的技術(shù)要求
大部分汽車制動盤形式均在 A、D 兩基準(zhǔn)面中有一面為定位安裝面，B 基準(zhǔn)圓柱軸心即為制動盤旋轉(zhuǎn)軸心，而 C 基準(zhǔn)有時候可做加工工藝基準(zhǔn)。
偏薄類制動盤，兩摩擦面厚度尺寸 H 為 10mm 以下，而車削跨度尺寸 L 則有 40～50mm。要求偏高的制動盤，P、Q 兩摩擦面的平面度要求在 0.01mm 以下，對 A、B 安裝基準(zhǔn)的跳動也均在 0.01mm 以下，且厚度尺寸 L 在同一徑向上的偏差不得大于 0.01mm，在同一圓周方向上的偏差不大于 0.003mm。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)型車床精車偏薄型制動盤摩擦面時存在的問題
對應(yīng)于一般的標(biāo)準(zhǔn)型車床，精車此類零件，假設(shè) A 基準(zhǔn)面為安裝面，則一般是先將零件粗車、半精車完成，只將兩摩擦面（P 面、Q 面）、一安裝面（A 基準(zhǔn)面）和一安裝定位孔（B 基準(zhǔn)孔）單面 0.5mm 左右的余量留給精車。具體工藝為：靠實 D 基準(zhǔn)面，撐 ΦC 內(nèi)孔定位，精車各面，要求兩摩擦面、安裝基準(zhǔn)面及安裝定位孔一次裝夾車出，對上述如此高的精度要求，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型車床上精車兩摩擦面時，會因為零件本身剛性問題，而很難達到所需的精度。當(dāng)車刀車削 P 面時，有一軸向力 F，對于偏薄類制動盤，軸向力 F 足以引起影響制動盤精度的軸向形變量，而車削靠近圓周外側(cè)時的變形量最大，車削靠軸線側(cè)時變形量較小，從而導(dǎo)致 P 面的平面度、對安裝基準(zhǔn)的跳動、厚度尺寸在同一徑向上的跳動和在同一圓周方向上的偏差，將很難達到要求的精度。同樣，車削 Q 面時，精度也難以保證。厚度尺寸 H 越小，車削跨度尺寸 L 越長，精度影響也將越大。
3 、工藝改進及對應(yīng)加工設(shè)備的改進
3.1 對工藝中存在的問題進行改進
針對偏薄型制動盤精車 P、Q 兩面時容易引起變形的問題：車削 P 面，有軸向力 F 而引起制動盤向 Q 面方向讓刀；而車削Q 面時，有軸向力 F′而引起制動盤向 P 面方向讓刀。當(dāng)左右面車削深度相近時，F(xiàn)≈F′，且方向相反。要是兩邊同時車削，剛好可以抵消。因此考慮精車工藝改動，要求 P 面和 Q 面在同一圓周上同時進行車削，其余不變即可。為保證同時切削的深度相同，即要求兩面的余量要相同，只需在半精車時，控制同一批零件 P、Q 兩面對 D 基準(zhǔn)面的尺寸控制在一定的公差范圍內(nèi)即可。
3.2 對標(biāo)準(zhǔn)車床進行改進以適應(yīng)新加工工藝的需求
3.2.1 分析新工藝對設(shè)備功能的需求及解決方法
①新工藝要求：P 面和 Q 面在同一圓周上同時進行切削。即兩把車刀同時對 P、Q 進行切削?？紤]將標(biāo)準(zhǔn)車床刀架改為特制刀架，裝兩把刀同時切削。②退刀問題：從 A 點車削至 B
點完成車削，如果不讓刀而直接退刀回 A 點，將會導(dǎo)致車刀刀尖對兩摩擦面拉傷，或者出現(xiàn)螺旋刀痕，對摩擦面會造成破壞。因此，退刀之前，應(yīng)該先將某一把車刀讓開一小段距離，讓兩刀尖離開兩摩擦面一段距離后再退刀。先讓車刀 T2 往 Z+方向，讓出 2s 的距離，再將刀架整體向 Z+方向移動 s 的距離，即可實現(xiàn)順利退刀。③讓刀方式：如果將刀具 T2 向 Z+方向平移一小段距離來實現(xiàn)讓刀，則需解決如下一些問題：T2 刀在 Z軸方向上的定位問題、T2 刀車削時的鎖緊問題、T2 刀具平移時產(chǎn)生間隙的防塵防屑問題、潤滑問題等都不能很好的解決。T2 刀向 Z+方向平移 2s 距離，致使固定 T2 刀的刀座與固定T1 刀的刀座之間產(chǎn)生 2s 的間隙，鐵屑、灰塵等雜質(zhì)很容易進入間隙從而影響 T2 刀回程后的 Z 軸方向上的定位問題。T2刀的鎖緊問題及滑動面的潤滑問題也比較棘手[1]。因此考慮將T2 刀沿平行于 X 軸方向的軸線旋轉(zhuǎn)一個角度來實現(xiàn)讓刀，將能解決平移式讓刀難以解決的問題。在刀座上裝 T1 刀和一旋轉(zhuǎn)刀座，在旋轉(zhuǎn)刀座上再裝上 T2 刀。讓刀時只需將 T2 刀旋轉(zhuǎn)θ 角度，從而使 T2 刀尖離開工件表面一段距離 2s，即可實現(xiàn)順利讓刀。退刀后，轉(zhuǎn)回原始位置即可進行下次進刀車削，定位精準(zhǔn)，鎖緊方向與切削力方向一致，且不會產(chǎn)生任何定位間隙，防塵、防屑、潤滑問題也都得到解決。需要注意的是 T2 刀的旋轉(zhuǎn)角度 θ 必須要小于刀具 T2 的后角 α0，以防讓刀時刀桿與工件相碰。④車削厚度可調(diào)整性問題：為了適應(yīng)不同厚度制動盤的車削，將 T2 刀與旋轉(zhuǎn)刀座的連接鎖緊設(shè)計成有一定的可調(diào)范圍，即可滿足要求。⑤其他功能改進需求：除了加工兩摩擦面，還需加工安裝面（A 基準(zhǔn)面）和安裝定位孔（B 基準(zhǔn)孔），因此，還要再加一把內(nèi)孔端面車刀來完成整個精車過程，考慮在橫溜板上加裝排刀座，以便新增一把或數(shù)把車刀來滿足加工需求[2]。
3.2.2 根據(jù)需求改進標(biāo)準(zhǔn)型車床
根據(jù)上述分析，確定了對標(biāo)準(zhǔn)型車床改造的范圍內(nèi)容和大體方案：即保持其余各零部件不變，只需將 X 向刀架改進為上述雙刀刀座加一排刀，然后將橫溜板進行對應(yīng)改動即可。在整
體刀座上裝一把固定刀 T1，再裝一旋轉(zhuǎn)刀座，在旋轉(zhuǎn)刀座上裝一把可在 Z 軸方向上有一定調(diào)整范圍的車刀 T2 即可。為保證旋轉(zhuǎn)刀座能夠旋轉(zhuǎn)自如，在旋轉(zhuǎn)刀座兩端裝推力球軸承和銅質(zhì)襯套，用圓螺母預(yù)緊，并在旋轉(zhuǎn)刀座上方增加兩潤滑油孔，以降低摩擦系數(shù)，減少磨損，提高精度、穩(wěn)定性和使用壽命。兩端加裝防塵蓋，有效防止塵屑進入。[3]在刀架左端裝一只單動型小液壓缸，工作時小液壓缸頂出，將杠桿頂向右端頂桿一側(cè)并鎖緊而使 T2 刀處于切削位置；當(dāng)讓刀時小液壓缸卸壓自動縮進，杠桿則由拉伸彈簧的拉伸而帶動旋轉(zhuǎn)刀座旋轉(zhuǎn)，使 T2 刀旋轉(zhuǎn)至
讓刀位置。當(dāng)兩刀進行切削時，切削力的相對于旋轉(zhuǎn)刀座是逆時針的力矩作用，因此切削力不會影響旋轉(zhuǎn)刀座的鎖緊性能。
4 、改進前后加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和設(shè)備生產(chǎn)
成本的對比將改進后的車床同標(biāo)準(zhǔn)型車床比較，很明顯改進后的加工工藝及設(shè)備能更好地保證制動盤兩摩擦面的精度，且兩面同時進行精車，節(jié)省了加工時間，大大提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因為只對車床刀架進行了改動，將標(biāo)準(zhǔn)車床的刀架換成上述刀架，而其他零部件均可借用量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機床，所以在設(shè)備生產(chǎn)成本上并未有明顯增加。且經(jīng)改動后的車床，不只是單單針對汽車制動盤，對其他有相似要求的盤類零件同樣有很高的適應(yīng)性和優(yōu)越性。
5、 結(jié)論
綜上所述，經(jīng)過改進后的工藝和設(shè)備，大大提高了偏薄型制動盤摩擦面精車時的加工質(zhì)量、效率，最大限度的壓低了設(shè)備生產(chǎn)的成本，使機床企業(yè)從中獲得更大的經(jīng)濟效益，對機床
企業(yè)的發(fā)展意義重大。
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