Dans le système de freinage des voitures particulières, le disque de frein constitue l'élément de friction central, et sa parallélisme double face, son faux-rond de surface et sa rugosité de la surface de friction déterminent directement la rapidité de la réponse au freinage et la sécurité en conduite (la norme nationale GB/T 34872-2017 exige que le parallélisme double face des disques de frein soit ≤ 0,05 mm, le faux-rond de surface ≤ 0,08 mm, et la rugosité de la surface de friction ≤ Ra1,2 μm) ; si la précision d'usinage ne répond pas aux normes, il peut facilement se produire une usure excentrée des freins, des bruits anormaux de freinage, et dans des conditions de fonctionnement extrêmes, cela peut entraîner une augmentation de la distance de freinage supérieure à 15 %.
Un fabricant national de premier plan de systèmes de freinage pour voitures particulières a autrefois été confronté à un goulot d'étranglement dans le traitement des disques de frein : pour les disques de frein de Φ 280-380 mm (en fonte grise HT250, fonte ductile FC250, incluant une structure de rainure de ventilation), le traitement traditionnel nécessite quatre étapes : « tournage brut sur un côté au tour horizontal → retournement et tournage brut sur l'autre côté → fraisage de la rainure de ventilation sur fraiseuse verticale → perçage du trou de positionnement sur perceuse à bras oscillant », avec un cycle de traitement unitaire pouvant atteindre 28 minutes ; en raison des multiples retournements et serrages, la parallélisme des deux faces du disque de frein dépasse souvent 0,09 mm, et l'erreur de battement axial atteint 0,1-0,15 mm, ce qui entraîne un taux d'adhérence irrégulier des plaquettes de frein de 18 % pendant le freinage ; par ailleurs, les copeaux générés par le découpage à grande vitesse de la fonte grise ont tendance à s'accumuler dans la rainure de ventilation, nécessitant un nettoyage manuel supplémentaire de 12 % ; en outre, l'outil s'use rapidement en raison des vibrations, sa durée de vie étant limitée à seulement 60-80 pièces par arête, et le coût d'un outil par disque dépasse 22 yuans.
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Pour résoudre ce dilemme, l'entreprise a introduit le tour vertical CNC Taiyun CNC locomotive CK525 et mis en place un système de fabrication exclusif pour les disques de frein basé sur une « usinage synchronisé à double colonne + processus complet en serrage unique ». L'équipement adopte un bâti monobloc en fonte à haute résistance (avec une épaisseur de paroi de 70 mm), ayant subi un double traitement de relaxation des contraintes par « vieillissement naturel de 6 mois + vieillissement vibratoire de 48 heures ». Associé à une structure symétrique de table coulissante en forme de boîte, la répartition de rigidité est optimisée par analyse par éléments finis. La raideur radiale à l'usinage atteint 30 kN/mm, permettant de supporter stablement une force de coupe radiale de 14 kN lors de l'usinage de fonte grise ; équipé du système CNC Fanuc 0i MF Plus et d'une commande en boucle fermée totale via règle de mesure à grille (résolution 0,1 μm), il atteint une précision de positionnement de ± 0,008 mm et une précision de répétabilité de ± 0,005 mm, répondant exactement à la tolérance requise de ± 0,03 mm concernant le parallélisme des deux faces du disque de frein. En réponse aux exigences d'usinage des deux faces des disques de frein, l'équipement est doté de colonnes doubles et de tourelles bidirectionnelles, d'une broche haute performance (vitesse de rotation de 100 à 1000 tr/min), d'un système de refroidissement externe haute pression (pression de refroidissement 1,0 MPa, débit 30 L/min) et d'un système magnétique d'évacuation des copeaux (efficacité d'évacuation ≥ 60 L/h), permettant efficacement de supprimer l'accumulation de copeaux et la formation d'accrocs sur l'outil. Par ailleurs, des outils en alliage dur revêtus AlTiN (teneur en WC Co 94 %, dureté HRA93) sont sélectionnés afin d'améliorer la résistance à l'usure à l'usinage.
En matière d'innovation technologique, l'équipement a réalisé une double percée dans le traitement des disques de frein avec « l'intégration de processus + le contrôle synchronisé des formes sur les deux faces » : intégrant un mandrin à trois mors à liaison de 21 pouces (avec une force de serrage de 75 kN, adapté aux disques de frein de Φ 500 mm à 700 mm), un porte-outil servo motorisé de 8 postes + outils de coupe (temps de changement d'outil de 1,4 seconde), et un porte-outil spécial pour la formation des rainures de ventilation. Il permet d'effectuer en une seule opération le tournage des deux faces du disque de frein (planéité de la surface de friction ≤ 0,04 mm), le tournage de précision du diamètre extérieur (tolérance IT7), le fraisage des rainures de ventilation (tolérance de largeur de rainure ± 0,1 mm, tolérance de profondeur ± 0,05 mm) et le perçage de 4 à 5 trous de positionnement (tolérance de diamètre de trou H9, tolérance de position ≤ 0,12 mm). Face à la difficulté de maîtriser le parallélisme des deux faces du disque de frein, un procédé innovant de « compensation synchrone à deux colonnes » est adopté. En collectant en temps réel la force de coupe (précision ± 0,5 %) et l'écart de vitesse des broches gauche et droite, la vitesse d'avance (précision de compensation 0,001 mm) est automatiquement ajustée afin d'assurer un contrôle stable du parallélisme des deux faces, maintenu à ≤ 0,04 mm. Compte tenu de la grande ténacité et de la forte résistance à l'usinage de la fonte ductile (FC250), l'équipement intègre une base de données matériaux et procédés qui sélectionne automatiquement les paramètres de coupe (vitesse de broche 1500-2000 tr/min, avance 40-70 mm/min, profondeur de passe 1,5-2,5 mm) afin d'éviter la rupture d'outil ; pour les changements de disques de frein entre plusieurs véhicules (comme les différences de spécifications entre berlines et SUV), l'équipement autorise un réglage en un clic des paramètres de processus (35 modèles de traitement de disques de frein intégrés), réduisant ainsi le temps de changement de 1,2 heure traditionnel à 10 minutes.
Serrage du tambour de frein une fois
Les résultats de la mise en œuvre sont entièrement conformes aux normes de sécurité relatives au freinage des voitures particulières : le cycle de traitement unitaire a été réduit de 28 minutes à 16 minutes, et la capacité de production journalière est passée de 320 jeux à 580 jeux ; La parallélisme des deux faces du disque de frein est stablement contrôlé à ≤ 0,04 mm, l'ovalité de la face d'extrémité est ≤ 0,06 mm, et la rugosité de la surface de friction atteint Ra0,8 μm, répondant pleinement aux exigences de la norme GB/T 34872-2017 « Disques de frein pour voitures particulières » et à la norme européenne ECE R90 ; Le taux de mauvais ajustement des plaquettes de frein pendant le freinage est passé de 18 % à 2,5 %, et le taux de réclamations des clients concernant les bruits anormaux de freinage a diminué de 92 % ; La durée de vie des outils a été prolongée de 50 % (jusqu'à 90-120 pièces/lame) grâce à l'optimisation du refroidissement et à l'adaptation des paramètres, réduisant ainsi le coût de l'outil par disque à 14 yuans. Par ailleurs, l'opération manuelle de nettoyage des copeaux a été supprimée, réduisant le coût de main-d'œuvre par disque de 8 yuans ; Le module de diagnostic intelligent intégré à l'équipement permet de collecter en temps réel des données telles que la température de la broche (résolution 0,1 ℃), la charge de courant (précision ± 0,8 %), etc. Combiné à un algorithme de prédiction de l'usure des outils, cela a permis d'augmenter le taux d'utilisation global de l'équipement de 78 % à 95 %, et de réduire les arrêts annuels de 320 heures.
Le CK525 a complètement résolu la contradiction fondamentale entre « le contrôle synchrone de précision double face et l'efficacité de production de masse » des disques de frein. Le directeur de fabrication de l'entreprise a déclaré : « Désormais, nos disques de frein ont non seulement obtenu la certification PPAP (Processus d'approbation des pièces de production) auprès de grands constructeurs automobiles tels que Volkswagen et Toyota, mais répondent également aux exigences maximales des véhicules électriques en matière de systèmes de freinage « à faible bruit et longue durée de vie ». Cela nous a permis de remporter des commandes annuelles d'équipementier auprès de constructeurs automobiles majeurs. » Ce cas confirme que le tour vertical CNC est devenu l'équipement clé permettant de surmonter l'obstacle du « couple sécurité-précision et efficacité coût » dans le domaine de la fabrication de disques de frein pour voitures particulières, grâce à une collaboration approfondie entre « architecture rigide à double broche + contrôle de forme synchrone double face + personnalisation des matériaux et des procédés ».
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