راه‌حل توليد با دقت بالا و کارآيي بالا براي دروم ترمز وسايل نقليه تجاري

در سیستم ترمز خودروهای سواری، دیسک ترمز به عنوان قطعه اصطکاکی اصلی عمل می‌کند و موازی‌بودن دو طرف آن، نوسان صفحه انتهایی و زبری سطح اصطکاک، به طور مستقیم سرعت پاسخ ترمز و ایمنی رانندگی را تعیین می‌کنند (استاندارد ملی GB/T 34872-2017 نیازمند آن است که موازی‌بودن دوطرفه دیسک ترمز ≤ 0.05 میلی‌متر، نوسان صفحه انتهایی ≤ 0.08 میلی‌متر و زبری سطح اصطکاک ≤ Ra1.2 میکرومتر باشد)؛ در صورتی که دقت ماشین‌کاری به این استاندارد نرسد، به راحتی می‌تواند منجر به سایش نامتعادل ترمز، سر و صدای غیرعادی ترمز و در شرایط کاری حدی، افزایش بیش از 15٪ در مسافت توقف ترمز شود.
یک تولیدکننده داخلی پیشرو در سیستم‌های ترمز خودروهای سواری زمانی با یک گلوگاه در فرآیند پرداخت دیسک ترمز مواجه شد: برای دیسک‌های ترمز Φ 280-380mm (ساخته‌شده از چدن خاکستری HT250، چدن نشکن FC250، شامل ساختار شیار تهویه)، فرآیند سنتی به چهار مرحله نیاز داشت: «خرابه‌زنی اولیه با تراش افقی از یک طرف → واژگون‌کردن و خرابه‌زنی اولیه از طرف دیگر → فرزکاری شیار تهویه با دستگاه فرز عمودی → سوراخ‌کاری چرخ‌دنده موقعیت‌یابی با دستگاه دریل بازویی»، که زمان پردازش هر قطعه تا ۲۸ دقیقه می‌رسید؛ به دلیل چندین بار واژگون‌کردن و بستن مجدد، موازی‌بودن دو طرف دیسک ترمز اغلب از ۰٫۰۹ میلی‌متر تجاوز می‌کرد و خطای تَپش صفحه‌ای به ۰٫۱ تا ۰٫۱۵ میلی‌متر می‌رسید که منجر به نرخ چسبندگی نامنظم ۱۸٪ صفحه ترمز در هنگام ترمز کردن می‌شد؛ همزمان، ضایعات حاصل از برش سریع چدن خاکستری تمایل داشت در شیار تهویه بچسبد و نیازمند ۱۲٪ تمیزکاری دستی اضافی بود. علاوه بر این، ابزار به دلیل ارتعاش به سرعت فرسوده می‌شد و عمر آن تنها به ۶۰ تا ۸۰ قطعه در هر لبه محدود می‌شد و هزینه ابزار هر دیسک تکی از ۲۲ یوان فراتر می‌رفت.

محل استفاده مشتری
برای حل این معضل، شرکت ماشین‌کاری عددی کنترل‌شده تایون CK525 را به عنوان یک ماشین تراش عمودی معرفی کرد و یک سیستم تولید انحصاری برای دیسک ترمز با «ماشین‌کاری همزمان دو ستونه + فرآیند کامل در یک بار اسباب‌بندی» ایجاد نمود. تجهیزات از یک بدنه یکپارچه از چدن مقاوم با ضخامت دیواره ریخته‌گری 70 میلی‌متر استفاده می‌کنند که تحت دو مرحله تخلیه تنش «پیری طبیعی به مدت 6 ماه + پیری ارتعاشی به مدت 48 ساعت» قرار گرفته است. این ساختار همراه با یک میز لغزان متقارن از نوع جعبه‌ای، صلبیت آن از طریق تحلیل المان محدود بهینه‌سازی شده است. سفتی برش شعاعی به 30 کیلونیوتن/میلی‌متر می‌رسد و می‌تواند به‌صورت پایدار نیروی برش شعاعی 14 کیلونیوتن را در حین برش چدن خاکستری تحمل کند؛ این دستگاه مجهز به سیستم کنترل عددی فناک FANUC 0i MF Plus و کنترل حلقه کاملاً بسته با خط‌کش شیاردار (وضوح 0.1 میکرومتر) است و دقت موقعیت‌یابی ±0.008 میلی‌متر و دقت تکرارپذیری ±0.005 میلی‌متر را فراهم می‌کند که دقیقاً با الزام تلورانس ±0.03 میلی‌متر برای موازی‌دوطرفه دیسک ترمز مطابقت دارد. در پاسخ به نیازهای ماشین‌کاری دوطرفه دیسک ترمز، این تجهیزات مجهز به دو ستون و برج‌های ابزار دوطرفه، اسپیندل با عملکرد بالا (سرعت اسپیندل 100 تا 1000 دور در دقیقه)، سیستم خنک‌کنندگی خارجی با فشار بالا (فشار خنک‌کنندگی 1.0 مگاپاسکال، دبی 30 لیتر در دقیقه) و دستگاه تخلیه ضایعات مغناطیسی (کارایی تخلیه ضایعات ≥60 لیتر در ساعت) است که به‌طور مؤثر از تجمع ضایعات و تشکیل پیوند ابزار جلوگیری می‌کند. همزمان، از ابزارهای برشی آلیاژ سخت با پوشش AlTiN (محتوای WC Co 94٪، سختی HRA93) استفاده می‌شود تا مقاومت در برابر سایش برش افزایش یابد.
از نظر نوآوری فناوری، تجهیزات دستگاه در فرآیند پرداخت دیسک ترمز به دو پیشرفت دوگانه «یکپارچه‌سازی فرآیند + کنترل همزمان دوطرفه شکل» دست یافته است: این دستگاه شامل چرخه سه لبه متصل‌شونده ۲۱ اینچی (با نیروی گیرش ۷۵ کیلونیوتن، مناسب برای دیسک‌های ترمز با قطر Φ ۵۰۰ تا ۷۰۰ میلی‌متر)، یک مغزی ابزار سروو ۸ ایستگاهی به همراه ابزار برش (با زمان تعویض ابزار ۱٫۴ ثانیه) و یک مغزی ابزار اختصاصی برای ایجاد شیار تهویه است. این دستگاه قادر است تمام مراحل خراش دوطرفه دیسک ترمز (صافی سطح اصطکاک ≤ ۰٫۰۴ میلی‌متر)، خراش دقیق محیط بیرونی (دقت IT7)، فرزکاری شیار تهویه (عرض شیار با تلرانس ± ۰٫۱ میلی‌متر و عمق با تلرانس ± ۰٫۰۵ میلی‌متر) و همچنین سوراخ‌کاری ۴ تا ۵ عدد سوراخ موقعیت‌یابی (قطر سوراخ با تلرانس H9 و موقعیت با تلرانس ≤ ۰٫۱۲ میلی‌متر) را در یک نوبت انجام دهد. در پاسخ به مشکل کنترل موازی‌بودن دو سطح دیسک ترمز، از یک فرآیند نوآورانه به نام «فرآیند جبران‌سازی همزمان دو ستونه» استفاده شده است. با جمع‌آوری بلادرنگ نیروی برش (دقت ± ۰٫۵٪) و انحراف سرعت دو اسپیندل چپ و راست، نرخ پیشروی (دقت جبران‌سازی ۰٫۰۰۱ میلی‌متر) به صورت خودکار تنظیم می‌شود تا کنترل پایدار موازی‌بودن دو سطح در محدوده ≤ ۰٫۰۴ میلی‌متر تضمین شود. با توجه به چقرمگی بالا و مقاومت شدید برشی چدن کشسان (FC250)، دستگاه دارای یک پایگاه داده داخلی مواد و فرآیند است که به‌صورت خودکار پارامترهای برش (سرعت اسپیندل ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ دور بر دقیقه، نرخ پیشروی ۴۰ تا ۷۰ میلی‌متر بر دقیقه، عمق برش ۱٫۵ تا ۲٫۵ میلی‌متر) را انتخاب می‌کند تا از شکستن ابزار جلوگیری شود؛ برای تغییر دیسک ترمز در خودروهای مختلف (مانند تفاوت در مشخصات بین سدان‌ها و اس‌یووی‌ها)، دستگاه امکان تنظیم یک‌کلیکی پارامترهای فرآیند را فراهم می‌کند (با ۳۵ الگوی پیش‌فرض پرداخت دیسک ترمز درون‌ساز)، که زمان تعویض را از ۱٫۲ ساعت روش سنتی به ۱۰ دقیقه کاهش می‌دهد.

قفل شدن یک‌باره درام ترمز
نتایج اجرایی کاملاً مطابق با استانداردهای ایمنی ترمز خودروهای سواری هستند: چرخه پردازش هر قطعه از 28 دقیقه به 16 دقیقه کاهش یافته و ظرفیت تولید روزانه از 320 دستگاه به 580 دستگاه افزایش یافته است؛ موازی‌بودن دوطرفه دیسک ترمز به‌صورت پایدار در حد ≤ 0.04 میلی‌متر کنترل شده، نوسان صفحه انتهایی ≤ 0.06 میلی‌متر بوده و زبری سطح اصطکاک به Ra0.8 میکرومتر رسیده است که کاملاً الزامات استاندارد GB/T 34872-2017 «دیسک ترمز خودروهای سواری» و استاندارد اتحادیه اروپا ECE R90 را برآورده می‌کند؛ نرخ عدم تطابق صفحه ترمز در حین ترمز کردن از 18٪ به 2.5٪ کاهش یافته و نرخ شکایت مشتریان از سر و صدای غیرعادی ترمز 92٪ کاهش یافته است؛ عمر ابزار به دلیل بهینه‌سازی خنک‌کاری و تطبیق پارامترها 50٪ افزایش یافته (تا حداکثر 90 تا 120 قطعه/تراشوه) که هزینه ابزار تک دیسک را به 14 یوان کاهش داده است. در عین حال، فرآیند دستی تمیزکاری براده‌ها حذف شده و هزینه نیروی کار هر دیسک به میزان 8 یوان کاهش یافته است؛ ماژول تشخیص هوشمند نصب‌شده روی تجهیزات قادر به جمع‌آوری داده‌های لحظه‌ای از جمله دمای اسپیندل (وضوح 0.1 ℃)، بار جریان (دقت ± 0.8٪) و غیره است. این داده‌ها همراه با الگوریتم پیش‌بینی سایش ابزار، موجب افزایش نرخ استفاده ترکیبی از تجهیزات از 78٪ به 95٪ و کاهش 320 ساعتی توقف سالانه شده است.
CK525 به‌طور کامل تناقض اصلی بین «کنترل همزمان دقت دوطرفه و کارایی تولید انبوه» در تولید دیسک ترمز را حل کرده است. مدیر تولید شرکت اظهار داشت: «امروزه دیسک‌های ترمز ما نه تنها گواهی PPAP (فرآیند تأیید قطعه تولیدی) شرکت‌های برتر خودروسازی مانند فولکس واگن و تویوتا را به دست آورده‌اند، بلکه نیازمندی‌های نهایی وسایل نقلیه انرژی جدید برای سیستم‌های ترمز با «سر و صدای پایین و عمر طولانی» را نیز برآورده می‌کنند. این امر پایه‌ای کلیدی برای کسب سفارش‌های سالانه از شرکت‌های اصلی خودروسازی فراهم کرده است. این مورد تأیید می‌کند که تراش عمودی CNC از طریق همکاری عمیق «معماری سفت دو اسپیندل + کنترل شکل همزمان دوطرفه + سفارشی‌سازی مواد و فرآیند» به تجهیزات اصلی برای عبور از بحران «دقت ایمنی و کارایی هزینه» در حوزه تولید دیسک ترمز خودروهای سواری تبدیل شده است.