En el sistema de frens dels vehicles de passatgers, el disc de fre n'és el component de fricció central, i la seva paral·lelisme doble cara, el joc axial i la rugositat de la superfície de fricció determinen directament la velocitat de resposta del fre i la seguretat en la conducció (la norma nacional GB/T 34872-2017 exigeix que el paral·lelisme doble cara dels discs de fre sigui ≤ 0,05 mm, el joc axial ≤ 0,08 mm i la rugositat de la superfície de fricció ≤ Ra1,2 μm); si la precisió d'acabat no compleix la norma, és fàcil que es produeixi desgast excèntric del fre, sorolls anormals de frenada i, en condicions de treball extremes, podria provocar un allargament de la distància de frenada superior al 15%.
Un fabricant nacional líder de sistemes de frens per a vehicles de passatgers va arribar a trobar-se amb un embús en el procés de discos de fre: per als discs de fre de Φ 280-380 mm (fabricats en ferro colat gris HT250, ferro colat dúctil FC250, incloent-hi l'estructura de ranures de ventilació), el procés tradicional requereix quatre operacions: "tornejat groc horitzontal per una cara → gir i tornejat groc per l'altra cara → fresat vertical de la ranura de ventilació → foradat amb màquina de braç oscil·lant del forat de posicionament", amb un cicle de processament per peça d'hasta 28 minuts; a causa de les múltiples manipulacions i fixacions, sovint la paral·lelisme entre ambdues cares del disc de fre supera els 0,09 mm, i l'error de joc axial arriba a 0,1-0,15 mm, provocant una taxa d'adhesió desigual de les pastilles de fre del 18% durant el frenat; alhora, les escòries generades pel tall ràpid del ferro colat gris tendeixen a adherir-se a la ranura de ventilació, requerint un 12% addicional de neteja manual. A més, l'eina s'assoleix ràpidament a causa de la vibració, amb una vida útil d'apenas 60-80 peces per fulla, i el cost d'una eina per disc supera els 22 yuans.
Lloc d'ús del client
Per resoldre aquest dilema, l'empresa va introduir el torn vertical CNC Taiyun CNC locomotive CK525 i va construir un sistema de fabricació exclusiu per a discs de fre amb «mecanitzat síncron de doble columna + procés complet en un sol muntatge». L'equipament adopta un llit principal integral d'acer fosa d'alta resistència (amb un gruix de paret de 70 mm), que ha estat sotmès a un tractament doble de relaxació de tensions del tipus «envelliment natural durant 6 mesos + vibració d'envelliment durant 48 hores». Combinat amb una estructura simètrica de taula lliscant de tipus caixa, la distribució de rigidesa s'optimitza mitjançant anàlisi per elements finits. La rigidesa al tall radial arriba als 30 kN/mm, podent suportar de manera estable la força de tall radial de 14 kN durant el mecanitzat de ferro colat gris; equipat amb el sistema CNC Fanuc 0i MF Plus i control totalment en bucle tancat amb regle de reixeta (resolució 0,1 μm), assoleix una precisió de posicionament de ±0,008 mm i una precisió de repetició de ±0,005 mm, ajustant-se exactament al requisit de tolerància de ±0,03 mm pel que fa al paral·lelisme de les dues cares del disc de fre. En resposta als requisits de mecanitzat per ambdues cares dels discs de fre, l'equipament disposa de columnes dobles i torretes bidireccionals, un eix principal d'alt rendiment (velocitat de l'eix principal 100-1000 rpm/min), un sistema de refrigeració externa d'alta pressió (pressió de refrigeració 1,0 MPa, cabal 30 L/min) i una màquina magnètica de retirada de ferritja (eficiència de retirada ≥ 60 L/h), suprimint eficacement l'acumulació de ferritja i la formació de tumors en l'eina de tall. Al mateix temps, s'utilitzen eines de tall de metall duri recobertes amb AlTiN (contingut WC Co 94 %, duresa HRA93) per millorar la resistència al desgast del tall.
En termes de innovació tecnològica, l'equip ha assolit una doble ruptura de «integració de procés + control de forma sincrònic per doble cara» en el processament de discs de fre: integrant un mordassó de tres potes de 21 polzades (amb una força de subjecció de 75 kN, adequat per a discs de fre de Φ 500 mm - 700 mm), un portaeines servo de 8 estacions + eina de tall (amb un temps de canvi d'eina de 1,4 segons) i un portaeines formatador especialitzat per a ranures de ventilació. Pot completar en una sola passada el tornejat per doble cara dels discs de fre (planor de la superfície de fricció ≤ 0,04 mm), el tornejat de precisió del cercle exterior (tolerància IT7), el fresat de ranures de ventilació (amplada de ranura amb tolerància ± 0,1 mm, profunditat amb tolerància ± 0,05 mm) i el perforat de 4-5 forats de posicionament (diàmetre del forat amb tolerància H9, tolerància de posició ≤ 0,12 mm). Davant la dificultat de controlar la paral·lelitat del disc de fre a ambdues cares, s'adopta un innovador «procés de compensació sincrònica de doble columna». Recollint en temps real la força de tall (precisió ± 0,5 %) i la desviació de velocitat dels eixos esquerre i dret, s'ajusta automàticament la velocitat d'avance (precisió de compensació 0,001 mm) per garantir un control estable de la paral·lelitat de les dues cares dins de ≤ 0,04 mm. Tenint en compte l'alta tenacitat i resistència al tall del ferro fúndit dúctil (FC250), l'equip disposa d'una base de dades integrada de materials i processos, que ajusta automàticament els paràmetres de tall (velocitat del eix 1500-2000 r/min, avanç 40-70 mm/min, profunditat de tall 1,5-2,5 mm) per evitar la ruptura de les eines; per a la substitució de discs de fre en múltiples vehicles (com ara diferències d'especificacions entre sedans i SUV), l'equipatura admet l'ajustament d'un clic dels paràmetres de procés (incloent 35 plantilles predefinides per al processament de discs de fre), reduint el temps de canvi de l'hora tradicional de 1,2 hores a 10 minuts.
Pinça del tambor de fre un cop
Els resultats de la implementació compleixen plenament amb les normes de seguretat per al frenatge de vehicles de passatgers: el cicle de processament d'una sola peça s'ha reduït de 28 minuts a 16 minuts, i la capacitat de producció diària ha augmentat de 320 jocs a 580 jocs; La paral·lelitat de doble cara del disc de freno es controla establement a ≤ 0,04 mm, la oscil·lació de la cara frontal és ≤ 0,06 mm, i la rugositat de la superfície de fricció arriba a Ra0,8 μm, complint plenament els requisits de la norma GB/T 34872-2017 "Discs de Fren de Vehicles de Passatgers" i la norma europea ECE R90; La taxa de mal ajust dels pastilles de fre durant el frenatge ha disminuït del 18% al 2,5%, i la taxa de queixes per sorolls anormals de frenatge pels clients ha disminuït en un 92%; La vida útil de l'eina s'ha allargat en un 50% (fins a 90-120 peces/fulla) gràcies a l'optimització del refredament i l'adaptació de paràmetres, reduint el cost de l'eina per disc individual a 14 yuans. Al mateix temps, s'ha eliminat el procés manual de neteja de ferritja, reduint el cost laboral per disc individual en 8 yuans; El mòdul intel·ligent de diagnòstic instal·lat a l'equip pot recollir dades en temps real com la temperatura del pal (resolució 0,1 ℃), la càrrega de corrent (precisió ± 0,8%), etc. Combinat amb l'algorisme de predicció de desgast de l'eina, la taxa d'utilització global de l'equip ha augmentat del 78% al 95%, i el temps d'inactivitat anual s'ha reduït en 320 hores.
El CK525 ha resolt completament la contradicció fonamental entre el 'control sincrònic de doble cara amb precisió i l'eficiència de producció massiva' dels discs de fre. "L'enginyer de fabricació de l'empresa va declarar: "Ara els nostres discs de fre no només han superat la certificació PPAP (Process of Production Part Approval) de grans companyies automobilístiques com Volkswagen i Toyota, sinó que també compleixen els requisits màxims dels vehicles d'energia nova en sistemes de frenada 'amb baix nivell de soroll i llarga vida útil'. Això ha establert una base clau per aconseguir comandes anuals d'emparellament amb companyies automobilístiques principals." Aquest cas confirma que el torn vertical CNC s'ha convertit en l'equip fonamental per superar l'embús de la 'precisió de seguretat i eficiència de cost' en el camp de la fabricació de discs de fre per a vehicles de passatgers, gràcies a la col·laboració profunda entre "arquitectura rígida de doble eix + control de forma sincrònic de doble cara + personalització de materials i processos".
EN
