Im Bremssystem von Personenkraftwagen dient die Bremsscheibe als zentrale Reibungskomponente, wobei ihre beidseitige Parallelität, die Laufungenauigkeit der Stirnfläche und die Rauheit der Reibfläche direkt die Bremsreaktionsgeschwindigkeit und die Fahrsicherheit bestimmen (die nationale Norm GB/T 34872-2017 fordert eine beidseitige Parallelität der Bremsscheiben ≤ 0,05 mm, eine Laufungenauigkeit der Stirnfläche ≤ 0,08 mm und eine Rauheit der Reibfläche ≤ Ra1,2 μm); wenn die Bearbeitungsgenauigkeit nicht den Standard erfüllt, kann dies leicht zu exzentrischem Verschleiß der Bremse, ungewöhnlichen Bremsgeräuschen und unter extremen Betriebsbedingungen sogar zu einer Verlängerung des Bremswegs um mehr als 15 % führen.
Ein führender inländischer Hersteller von Bremssystemen für Personenkraftwagen stieß einst an eine Engstelle bei der Bearbeitung von Bremsscheiben: Für die Φ 280-380 mm Bremsscheiben (aus Grauguss HT250, duktilem Gusseisen FC250, einschließlich Lüftungsnutenstruktur) sind herkömmlicherweise vier Bearbeitungsschritte erforderlich: „Runddrehmaschine Grobdrehen einer Seite → Wenden und Grobdrehen der anderen Seite → Vertikalfräsmaschine Fräsen der Lüftungsnut → Bohrwerkzeugmaschine mit Schwenkarm Bohren der Positionierlöcher“, wobei die Einzelstück-Bearbeitungszeit bis zu 28 Minuten betrug; Aufgrund mehrfachen Wendens und Spannens überstieg die Parallelität beider Seiten der Bremsscheibe oft 0,09 mm, und die Planlaufabweichung erreichte 0,1–0,15 mm, was während des Bremsvorgangs zu einer ungleichmäßigen Belaghaftungsrate von 18 % führte; Gleichzeitig neigen die bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Grauguss entstehenden Späne dazu, sich in den Lüftungsnuten festzusetzen, was zusätzliche manuelle Reinigung um 12 % erforderlich machte. Zudem verschleißt der Werkzeug schnell aufgrund von Vibrationen, seine Lebensdauer beträgt nur 60–80 Stück pro Schneide, und die Kosten eines einzelnen Scheibenwerkzeugs liegen über 22 Yuan.
Einsatzort des Kunden
Um dieses Dilemma zu lösen, führte das Unternehmen die Taiyun CNC-Lokomotive CK525 CNC-Vertikaldrehmaschine ein und errichtete ein exklusives Fertigungssystem für Bremsscheiben mit der Technologie „synchroner Bearbeitung an beiden Säulen + vollständiger Prozess in einer Aufspannung“. Die Anlage verfügt über einen integralen Hochleistungs-Gusseisenbettkörper (mit einer Wanddicke von 70 mm), der einer doppelten Spannungsreliefbehandlung unterzogen wurde: „natürliches Altern über 6 Monate + Schwingungsentspannung über 48 Stunden“. In Kombination mit einer symmetrischen kastenförmigen Schlittenstruktur wird die Steifigkeitsverteilung durch Finite-Elemente-Analyse optimiert. Die radiale Schneidsteifigkeit erreicht 30 kN/mm und kann somit stabil der radialen Schneidkraft von 14 kN beim Schneiden von Grauguss standhalten. Ausgestattet mit dem Fanuc 0i MF Plus CNC-System und einer vollständig geschlossenen Regelung des Messschiebers (Auflösung 0,1 μm) erzielt die Maschine eine Positioniergenauigkeit von ± 0,008 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,005 mm, wodurch die Toleranzanforderung von ± 0,03 mm für die parallele Doppelseitenbearbeitung der Bremsscheibe exakt eingehalten wird. Um den Anforderungen der beidseitigen Bearbeitung von Bremsscheiben gerecht zu werden, ist die Anlage mit Doppelsäulen und bidirektionalen Werkzeughaltern, einem Hochleistungsspindel (Spindeldrehzahl 100–1000 U/min), einem Hochdruck-Kühlsystem von außen (Kühlungsdruck 1,0 MPa, Durchflussmenge 30 L/min) sowie einer magnetischen Spanabfuhrvorrichtung (Spanabfuhrleistung ≥ 60 L/h) ausgestattet, wodurch effektiv Spanansammlung und Spanbildung an den Schneidkanten vermieden werden. Gleichzeitig werden Hartmetall-Schneidwerkzeuge mit AlTiN-Beschichtung (WC-Co-Gehalt 94 %, Härte HRA93) eingesetzt, um die Verschleißfestigkeit beim Schneiden zu verbessern.
In Bezug auf technologische Innovation hat die Anlage bei der Bearbeitung von Bremsscheiben einen doppelten Durchbruch in „Prozessintegration + synchroner beidseitiger Formkontrolle“ erzielt: Integration einer 21-Zoll-Drei-Backen-Koppelspannfutter (mit einer Spannkraft von 75 kN, geeignet für Φ 500 mm–700 mm Bremsscheiben), eines 8-Stationen-Servotoolhalters mit Schneidwerkzeug (Werkzeugwechselzeit 1,4 Sekunden) sowie eines speziellen Formwerkzeughalters für Belüftungsnuten. In einem einzigen Arbeitsgang können damit das beidseitige Drehen der Bremsscheiben (Ebenheit der Reibfläche ≤ 0,04 mm), das Präzisionsdrehen des Außenkreises (Toleranz IT7), das Fräsen der Belüftungsnuten (Nuttoleranz Breite ± 0,1 mm, Tiefe ± 0,05 mm) sowie das Bohren von 4–5 Positionslöchern (Lochdurchmesser-Toleranz H9, Positionstoleranz ≤ 0,12 mm) vollendet werden. Um der Schwierigkeit entgegenzuwirken, die Parallelität beider Seiten der Bremsscheibe zu kontrollieren, wird ein innovativer „Zwei-Säulen-synchroner Kompensationsprozess“ angewandt. Durch die Echtzeit-Erfassung der Schnittkraft (Genauigkeit ± 0,5 %) und der Drehzahlabweichung der linken und rechten Spindeln wird die Vorschubgeschwindigkeit (Kompensationsgenauigkeit 0,001 mm) automatisch angepasst, um eine stabile Kontrolle der Parallelität beider Seiten innerhalb von ≤ 0,04 mm sicherzustellen. Angesichts der hohen Zähigkeit und hohen Schneidwiderstands von Temperguss (FC250) verfügt die Anlage über eine integrierte Material- und Prozessdatenbank, die automatisch Schneidparameter (Spindeldrehzahl 1500–2000 min⁻¹, Vorschub 40–70 mm/min, Schnitttiefe 1,5–2,5 mm) auswählt, um Werkzeugbruch zu vermeiden. Für den Wechsel zwischen Bremsscheiben verschiedener Fahrzeuge (z. B. Unterschiede in den Abmessungen zwischen Limousinen und SUVs) unterstützt die Anlage die einmalige Anpassung der Prozessparameter (mit 35 vorinstallierten Bearbeitungsvorlagen für Bremsscheiben), wodurch sich die Austauschzeit von traditionell 1,2 Stunden auf 10 Minuten reduziert.
Bremstrommel-Einspannung einmalig
Die Implementierungsergebnisse entsprechen vollständig den Sicherheitsstandards für die Bremsanlage von Personenkraftwagen: Die Bearbeitungszeit pro Einzelteil wurde von 28 Minuten auf 16 Minuten reduziert, und die tägliche Produktionskapazität stieg von 320 Sätzen auf 580 Sätze; Die Doppel-Seiten-Parallelität der Bremsscheibe wird stabil auf ≤ 0,04 mm gehalten, der Endflächenrundlauf beträgt ≤ 0,06 mm, und die Rauheit der Reibfläche erreicht Ra0,8 μm, was vollständig den Anforderungen der Norm GB/T 34872-2017 „Bremsscheiben für Personenkraftwagen“ sowie dem EU-ECE-R90-Standard entspricht; Die Fehlanpassungsrate der Bremsbeläge während des Bremsvorgangs sank von 18 % auf 2,5 %, und die Beschwerdequote bezüglich ungewöhnlicher Bremsgeräusche seitens der Kunden ging um 92 % zurück; Durch die Optimierung der Kühlung und die Anpassung der Parameter erhöhte sich die Werkzeuglebensdauer um 50 % (bis zu 90–120 Stück/Schneide), wodurch die Kosten für das Werkzeug pro Bremsscheibe auf 14 Yuan gesenkt wurden. Gleichzeitig wurde der manuelle Spanabtragsreinigungsprozess abgeschafft, wodurch die Arbeitskosten pro Bremsscheibe um 8 Yuan reduziert wurden; Das auf der Anlage installierte intelligente Diagnosemodul kann Echtzeitdaten wie Spindeltemperatur (Auflösung 0,1 ℃), Stromlast (Genauigkeit ± 0,8 %) usw. erfassen. In Kombination mit einem Algorithmus zur Vorhersage des Werkzeugverschleißes stieg die Gesamtauslastungsrate der Anlage von 78 % auf 95 %, und die jährliche Stillstandszeit verringerte sich um 320 Stunden.
CK525 hat den Kernkonflikt zwischen 'zweiseitiger Präzisions-Synchronsteuerung und Massenproduktionseffizienz' bei Bremsscheiben vollständig gelöst. Der Produktionsleiter des Unternehmens erklärte: „Mittlerweile haben unsere Bremsscheiben nicht nur die PPAP-Zertifizierung (Productions Part Approval Process) führender Automobilhersteller wie Volkswagen und Toyota bestanden, sondern erfüllen auch die höchsten Anforderungen von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben an ‚geräuscharme und langlebige‘ Bremssysteme. Damit ist eine entscheidende Grundlage geschaffen, um jährliche Serienlieferaufträge von etablierten Automobilherstellern zu gewinnen. Dieser Fall bestätigt, dass die CNC-Vertikaldrehmaschine durch die enge Zusammenarbeit von ‚dualem Spindel-Steifbau+beidseitiger synchroner Formkontrolle+Material- und Prozessanpassung‘ zum Schlüsselgerät für die Überwindung der Engpässe in Bezug auf ‚Sicherheitsgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit‘ in der Herstellung von Pkw-Bremsscheiben geworden ist.
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