En el sistema de frenos de vehículos de pasajeros, el disco de freno actúa como componente de fricción principal, y su paralelismo a doble cara, desviación de la cara extremo y rugosidad de la superficie de fricción determinan directamente la velocidad de respuesta del frenado y la seguridad en la conducción (la norma nacional GB/T 34872-2017 exige que el paralelismo a doble cara de los discos de freno sea ≤ 0,05 mm, la desviación de la cara extremo ≤ 0,08 mm y la rugosidad de la superficie de fricción ≤ Ra1,2 μm); si la precisión del mecanizado no cumple con la norma, es fácil que se produzca desgaste excéntrico del freno, ruido anormal al frenar y, en condiciones de trabajo extremas, podría provocarse un aumento de la distancia de frenado superior al 15%.
Un fabricante nacional líder de sistemas de frenos para vehículos de pasajeros enfrentó en su momento un cuello de botella en el procesamiento de discos de freno: para los discos de freno de Φ 280-380 mm (fabricados en hierro fundido gris HT250, hierro fundido dúctil FC250, incluida la estructura de ranura de ventilación), el proceso tradicional requiere cuatro etapas: "torneado en torno horizontal por un lado → volteo y torneado en el otro lado → fresado de la ranura de ventilación en máquina vertical → perforación del orificio de posicionamiento en taladro de brazo oscilante", con un ciclo de procesamiento individual de hasta 28 minutos; debido a múltiples volteos y amarres, la paralelismo entre ambas caras del disco de freno suele superar los 0,09 mm, y el error de desplazamiento axial alcanza entre 0,1 y 0,15 mm, lo que provoca una tasa de adherencia irregular de las pastillas de freno del 18 % durante el frenado; al mismo tiempo, las virutas generadas por el corte a alta velocidad del hierro fundido gris tienden a adherirse a la ranura de ventilación, requiriendo un 12 % adicional de limpieza manual. Además, la herramienta se desgasta rápidamente debido a las vibraciones, con una vida útil de solo 60 a 80 piezas por filo, y el costo de una herramienta por disco supera los 22 yuanes.
Lugar de uso del cliente
Para resolver este dilema, la empresa presentó el torno vertical CNC Taiyun CNC locomotora CK525 y desarrolló un sistema de fabricación exclusivo para discos de freno con "mecanizado sincrónico de doble columna + proceso completo en un solo amarre". El equipo adopta una bancada integral de hierro fundido de alta resistencia (con un espesor de pared de fundición de 70 mm), que ha sido sometida a un tratamiento dual de alivio de tensiones mediante "envejecimiento natural durante 6 meses + envejecimiento por vibración durante 48 horas". Combinado con una estructura simétrica de mesa deslizante tipo caja, la distribución de rigidez se optimiza mediante análisis de elementos finitos. La rigidez radial al corte alcanza los 30 kN/mm, pudiendo soportar establemente la fuerza radial de corte de 14 kN durante el mecanizado de hierro fundido gris; equipado con el sistema CNC Fanuc 0i MF Plus y control totalmente en bucle cerrado mediante regla de escala (resolución 0,1 μm), logra una precisión de posicionamiento de ±0,008 mm y una precisión de repetibilidad de ±0,005 mm, cumpliendo exactamente con el requisito de tolerancia de ±0,03 mm en el paralelismo de ambas caras del disco de freno. En respuesta a los requisitos de mecanizado en ambas caras de los discos de freno, el equipo está provisto de columnas dobles y torretas bidireccionales, un husillo de alto rendimiento (velocidad del husillo de 100-1000 rpm/min), un sistema de refrigeración externa de alta presión (presión de refrigeración 1,0 MPa, caudal 30 L/min) y una máquina magnética de evacuación de virutas (eficiencia de evacuación ≥ 60 L/h), suprimiendo eficazmente la acumulación de virutas y la formación de incrustaciones en la herramienta. Al mismo tiempo, se seleccionan herramientas de corte de aleación dura recubiertas con AlTiN (contenido de WC Co 94 %, dureza HRA93) para mejorar la resistencia al desgaste en el corte.
En cuanto a la innovación tecnológica, el equipo ha logrado un doble avance en el procesamiento de discos de freno mediante la integración de "proceso integrado + control sincronizado de forma por ambas caras": integra un mandril de tres mordazas articulado de 21 pulgadas (con una fuerza de sujeción de 75 kN, adecuado para discos de freno de Φ 500 mm a 700 mm), un porta-herramientas servo de 8 estaciones + herramienta de corte (con un tiempo de cambio de herramienta de 1,4 segundos) y un porta-herramientas especializado para el conformado de ranuras de ventilación. Puede completar en una sola operación el torneado de ambas caras del disco de freno (planicidad de la superficie de fricción ≤ 0,04 mm), el torneado de precisión del diámetro exterior (tolerancia IT7), el fresado de ranuras de ventilación (ancho de ranura con tolerancia ± 0,1 mm, profundidad con tolerancia ± 0,05 mm) y el taladrado de 4-5 orificios de posicionamiento (diámetro del orificio con tolerancia H9, tolerancia de posición ≤ 0,12 mm). Para abordar la dificultad de controlar la paralelismo entre ambas caras del disco de freno, se adopta un proceso innovador de "compensación sincrónica de doble columna". Al recopilar en tiempo real la fuerza de corte (precisión ± 0,5 %) y la desviación de velocidad de los ejes izquierdo y derecho, se ajusta automáticamente la velocidad de avance (precisión de compensación 0,001 mm) para garantizar un control estable del paralelismo entre ambas caras dentro de ≤ 0,04 mm. Dado el alto grado de tenacidad y resistencia al corte del hierro dúctil (FC250), el equipo incorpora una base de datos de materiales y procesos que selecciona automáticamente los parámetros de corte (velocidad del husillo 1500-2000 r/min, avance 40-70 mm/min, profundidad de corte 1,5-2,5 mm) para evitar roturas de herramienta; para el cambio de discos de freno en múltiples vehículos (como diferencias de especificaciones entre sedanes y SUV), el equipo permite el ajuste automático con un solo clic de los parámetros de proceso (cuenta con 35 plantillas predefinidas para el mecanizado de discos de freno), reduciendo el tiempo de cambio de 1,2 horas tradicionales a 10 minutos.
Freno de tambor bloqueado una vez
Los resultados de la implementación cumplen plenamente con las normas de seguridad para frenos de vehículos de pasajeros: el ciclo de procesamiento por pieza se ha reducido de 28 minutos a 16 minutos, y la capacidad diaria de producción ha aumentado de 320 juegos a 580 juegos; La paralelismo en ambas caras del disco de freno se controla establemente en ≤ 0,04 mm, la oscilación axial es ≤ 0,06 mm, y la rugosidad de la superficie de fricción alcanza Ra0,8 μm, cumpliendo completamente con los requisitos de la norma GB/T 34872-2017 "Discos de Freno para Vehículos de Pasajeros" y con la norma europea ECE R90; La tasa de ajuste irregular de las pastillas de freno durante el frenado ha disminuido del 18 % al 2,5 %, y la tasa de quejas por ruidos anormales durante el frenado por parte de los clientes ha disminuido en un 92 %; La vida útil de la herramienta se ha extendido en un 50 % (hasta 90-120 piezas/herramienta) gracias a la optimización del enfriamiento y la adaptación de parámetros, reduciendo el costo de la herramienta por disco individual a 14 yuanes. Al mismo tiempo, se ha eliminado el proceso manual de limpieza de virutas, reduciendo el costo laboral por disco individual en 8 yuanes; El módulo de diagnóstico inteligente instalado en el equipo puede recopilar datos en tiempo real como la temperatura del husillo (resolución 0,1 ℃), carga de corriente (precisión ± 0,8 %), entre otros. Combinado con un algoritmo de predicción de desgaste de herramientas, la tasa de utilización integral del equipo ha aumentado del 78 % al 95 %, y el tiempo de inactividad anual se ha reducido en 320 horas.
El CK525 ha resuelto completamente la contradicción central entre el 'control sincrónico de doble cara con precisión y la eficiencia de producción en masa' de los discos de freno. El director de fabricación de la empresa declaró: 'Ahora nuestros discos de freno no solo han superado la certificación PPAP (Proceso de Aprobación de Piezas de Producción) de grandes empresas automotrices como Volkswagen y Toyota, sino que también cumplen con los requisitos máximos de los vehículos de nueva energía en cuanto a sistemas de frenado 'de bajo ruido y larga duración'. Esto ha sentado una base clave para que ganemos pedidos anuales de montaje con empresas automotrices principales'. Este caso confirma que el torno vertical CNC se ha convertido en el equipo fundamental para superar el cuello de botella de la 'precisión de seguridad y eficiencia de costos' en el campo de la fabricación de discos de freno para automóviles mediante la profunda colaboración de la 'arquitectura rígida de doble husillo + control de forma sincrónico de doble cara + personalización de materiales y procesos'.
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