V brzdovém systému osobních automobilů slouží brzdový kotouč jako klíčová třecí součást, přičemž rovnoběžnost obou stran, osová házivost čelní plochy a drsnost třecí plochy přímo určují rychlost brzdné odezvy a bezpečnost jízdy (podle národní normy GB/T 34872-2017 musí být rovnoběžnost obou stran brzdových kotoučů ≤ 0,05 mm, osová házivost čelní plochy ≤ 0,08 mm a drsnost třecí plochy ≤ Ra1,2 μm); pokud brzdový kotouč neodpovídá požadované obrobkové přesnosti, může to snadno způsobit excentrické opotřebení brzd, abnormální brzdný hluk a za extrémních provozních podmínek dokonce prodloužení brzdné dráhy o více než 15 %.
Domácí výrobce soustav brzd osobních automobilů jednou čelil úzkému hrdlu při zpracování brzdových kotoučů: u kotoučů o průměru Φ 280–380 mm (z šedé litiny HT250, tvárné litiny FC250, včetně struktury ventilovaných drážek) tradiční zpracování vyžaduje čtyři operace: „hrubování jedné strany na soustruhu → otočení a hrubování druhé strany → frézování ventilových drážek na svislé frézce → vrtání polohovacích otvorů na vrtačce s pažním ramenem“, přičemž cyklus zpracování jednoho kusu dosahuje až 28 minut; kvůli opakovanému překlápění a upínání paralelnost obou stran brzdového kotouče často přesáhne 0,09 mm a chyba běhového odklonu čela dosahuje 0,1–0,15 mm, což má za následek nepravidelnou míru přilnavosti brzdových destiček při brzdění až 18 %; zároveň třísky vznikající při rychlém řezání šedé litiny se snadno ucpávají do ventilových drážek, což vyžaduje dodatečnou ruční údržbu ve výši 12 %. Navíc dochází ke rychlému opotřebení nástrojů kvůli vibracím, jejichž životnost je pouze 60–80 kusů na břit, přičemž cena nástroje na jeden kotouč přesahuje 22 yuanů.
Místo použití zákazníkem
Pro vyřešení tohoto dilematu společnost představila soustruh CK525 CNC značky Taiyun CNC a vytvořila exkluzivní výrobní systém pro brzdové kotouče s technologií „současné obrábění na dvojitém sloupu + kompletní proces v jediném upnutí“. Zařízení využívá monolitický lože z vysokopevnostní litiny (tloušťka stěny odlitku 70 mm), které prošlo dvoustupňovým odlehčením pnutí metodami „přirozené stárnutí po dobu 6 měsíců + vibrační stárnutí po dobu 48 hodin“. V kombinaci se symetrickou konstrukcí rozměrového stolu ve tvaru krabice je tuhost optimalizována pomocí metody konečných prvků. Radiální tuhost řezu dosahuje 30 kN/mm, což umožňuje stabilní odolání radiálnímu řeznému zatížení 14 kN při obrábění šedé litiny; zařízení je vybaveno CNC systémem Fanuc 0i MF Plus a uzavřenou smyčkou řízení pomocí měřicího mřížkového měřítka (rozlišení 0,1 μm), čímž dosahuje polohovací přesnosti ± 0,008 mm a opakovatelnosti přesnosti ± 0,005 mm, což přesně odpovídá toleranci ± 0,03 mm pro rovnoběžnost obou stran brzdového kotouče. V reakci na požadavky na oboustranné obrábění brzdových kotoučů je zařízení vybaveno dvojitými sloupy a dvoustrannými nástrojovými hlavami, výkonným vřetenem (otáčky vřetena 100–1000 ot/min), systémem vysokotlakého vnějšího chlazení (tlak chlazení 1,0 MPa, průtok 30 L/min) a magnetickým odváděčem třísek (výkon odvádění třísek ≥ 60 L/h), čímž efektivně potlačuje hromadění třísek a tvorbu hrotů na břitu nástroje. Současně jsou použity tvrdé nástroje z karbidu povrstvené vrstvou AlTiN (obsah WC Co 94 %, tvrdost HRA93) ke zlepšení odolnosti proti opotřebení při řezání.
Z hlediska technologických inovací dosáhlo zařízení dvojího průlomu v oblasti zpracování brzdových kotoučů: „integrace procesů + synchronní oboustranná kontrola tvaru“. Zařízení integruje tříčelisťové upínací sklíčidlo o průměru 21 palců (se silou upnutí 75 kN, vhodné pro brzdové kotouče Φ 500–700 mm), osmimístný servonástroj s nástroji (čas výměny nástroje 1,4 sekundy) a speciální tvářecí nástroj pro ventilované drážky. Jednou operací dokáže provést oboustranné soustružení brzdových kotoučů (plochost třecí plochy ≤ 0,04 mm), přesné soustružení vnějšího průměru (tolerance IT7), frézování ventilovaných drážek (tolerance šířky drážky ± 0,1 mm, tolerance hloubky ± 0,05 mm) a vrtání 4–5 vodicích otvorů (tolerance průměru otvoru H9, polohová tolerance ≤ 0,12 mm). V reakci na obtížnou kontrolu rovnoběžnosti obou stran brzdového kotouče je použit inovativní „dvousloupkový synchronní kompenzační proces“. Tento proces v reálném čase sbírá údaje o řezné síle (přesnost ± 0,5 %) a odchylce rychlosti levého a pravého vřetena a automaticky upravuje posuv (přesnost kompenzace 0,001 mm), čímž zajišťuje stabilní kontrolu rovnoběžnosti obou stran v rozmezí ≤ 0,04 mm. S ohledem na vysokou houževnatost a vysoký odpor litiny při řezání (FC250) má zařízení vestavěnou databázi materiálů a procesů, která automaticky vybírá řezné parametry (otáčky vřetena 1500–2000 ot/min, posuv 40–70 mm/min, hloubka řezu 1,5–2,5 mm), čímž se předejde lámání nástrojů. Pro výměnu brzdových kotoučů u více typů vozidel (např. rozdíly ve specifikacích mezi sedanem a SUV) podporuje zařízení jednoklikovou úpravu procesních parametrů (s předinstalovanými 35 šablonami pro zpracování brzdových kotoučů), čímž se doba výměny snižuje z tradičních 1,2 hodiny na 10 minut.
Brzdový buben sevřen jednou
Výsledky implementace plně splňují bezpečnostní normy pro brzdění osobních automobilů: jednotlivý výrobní cyklus byl zkrácen z 28 minut na 16 minut a denní výrobní kapacita byla zvýšena ze 320 sad na 580 sad; rovnoběžnost obou stran brzdového kotouče je stabilně řízena na ≤ 0,04 mm, osová házivost činí ≤ 0,06 mm a drsnost třecí plochy dosahuje Ra0,8 μm, což plně odpovídá požadavkům normy ČSN EN 34872-2017 „Brzdové kotouče pro osobní automobily“ a evropské normě EHK R90; míra nerovnoměrného přilnutí brzdových segmentů během brzdění klesla z 18 % na 2,5 % a počet stížností zákazníků na abnormální brzdný hluk se snížil o 92 %; životnost nástroje se díky optimalizaci chlazení a přizpůsobení parametrů prodloužila o 50 % (až na 90–120 kusů/řezná destička), čímž se snížila cena nástroje na jeden kotouč na 14 jüanů. Zároveň byl zrušen manuální proces odstraňování třísek, čímž se snížily pracovní náklady na jeden kotouč o 8 jüanů; inteligentní diagnostický modul vybavený na zařízení umožňuje sběr reálných dat, jako je teplota vřetena (rozlišení 0,1 °C), zatížení proudu (přesnost ± 0,8 %) atd. Ve spojení s algoritmem predikce opotřebení nástroje se celková využitelnost zařízení zvýšila z 78 % na 95 % a roční prostoj byl snížen o 320 hodin.
CK525 úplně vyřešil základní rozpor mezi „dvojstrannou přesnou synchronní regulací a efektivitou sériové výroby“ brzdových kotoučů. „Ředitel výroby společnosti uvedl: „Nyní naše brzdové kotouče nejen prošly certifikací PPAP (Production Part Approval Process) u předních automobilových firem, jako jsou Volkswagen a Toyota, ale také splňují nejpřísnější požadavky vozidel s novými druhy energie na brzdové systémy s „nízkou hlučností a dlouhou životností“. To nám vytvořilo klíčový základ pro získávání ročních objednávek od hlavních automobilových firem. „Tento případ potvrzuje, že CNC svislý soustruh se stal základním zařízením pro překonání úzkého hrdla „bezpečnostní přesnosti a nákladové efektivity“ v oblasti výroby brzdových kotoučů osobních automobilů prostřednictvím hluboké spolupráce „tuhé dvounásobné konstrukce + dvojstranné synchronní kontroly tvaru + přizpůsobení materiálu a procesu“.
EN
