Nel sistema frenante delle autovetture, il disco freno svolge la funzione di componente principale per l'attrito, e la planarità su entrambi i lati, l'oscillazione della faccia terminale e la rugosità della superficie d'attrito determinano direttamente la velocità di risposta in frenata e la sicurezza di guida (la norma nazionale GB/T 34872-2017 richiede che la planarità su entrambi i lati dei dischi freno sia ≤ 0,05 mm, l'oscillazione della faccia terminale ≤ 0,08 mm e la rugosità della superficie d'attrito ≤ Ra1,2 μm); se la precisione di lavorazione non soddisfa lo standard, è facile che si verifichi un'usura eccentrica delle pastiglie freno, rumori anomali in frenata e, in condizioni operative estreme, potrebbe aumentare la distanza di arresto di oltre il 15%.
Un produttore nazionale leader di sistemi frenanti per autovetture ha affrontato in passato un collo di bottiglia nella lavorazione dei dischi freno: per i dischi freno di diametro Φ 280-380 mm (realizzati in ghisa grigia HT250, ghisa sferoidale FC250, compresa la struttura con cave di ventilazione), la lavorazione tradizionale richiede quattro fasi: "tornitura grossolana su un lato al tornio orizzontale → ribaltamento e tornitura grossolana sull'altro lato → fresatura della cava di ventilazione al centro di lavoro verticale → foratura del foro di posizionamento al trapano a braccio oscillante", con un ciclo di lavorazione per singolo pezzo fino a 28 minuti; a causa dei ripetuti ribaltamenti e serraggi, la planarità tra i due lati del disco freno supera spesso 0,09 mm e l'errore di oscillazione della faccia laterale raggiunge 0,1-0,15 mm, causando durante la frenata un tasso di adesione irregolare delle pastiglie freno pari al 18%; allo stesso tempo, i trucioli generati dalla lavorazione ad alta velocità della ghisa grigia tendono ad accumularsi nelle cave di ventilazione, richiedendo una pulizia manuale aggiuntiva pari al 12%. Inoltre, lo strumento si usura rapidamente a causa delle vibrazioni, con una durata limitata a soli 60-80 pezzi per inserto, e il costo dello strumento per singolo disco supera i 22 yuan.
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Per risolvere questo dilemma, l'azienda ha introdotto il tornio verticale CNC Taiyun CNC locomotive CK525 e ha realizzato un sistema produttivo esclusivo per dischi freno basato su "lavorazione sincrona a doppia colonna + processo completo in un'unica serraggio". L'attrezzatura adotta un basamento monoblocco in ghisa ad alta resistenza (con spessore delle pareti di fusione di 70 mm), sottoposto a un doppio trattamento di distensione tensioni mediante "invecchiamento naturale per 6 mesi + vibroinvecchiamento per 48 ore". Combinato con una struttura simmetrica della tavola scorrevole a forma di scatola, la distribuzione di rigidità è ottimizzata tramite analisi agli elementi finiti. La rigidità radiale al taglio raggiunge i 30 kN/mm, consentendo di sopportare stabilmente la forza radiale di taglio di 14 kN durante la lavorazione della ghisa grigia; dotato del sistema CNC Fanuc 0i MF Plus e di controllo completamente in anello chiuso mediante riga ottica (risoluzione 0,1 μm), garantisce un'accuratezza di posizionamento di ± 0,008 mm e un'accuratezza di ripetibilità di ± 0,005 mm, soddisfacendo con precisione il requisito di tolleranza di ± 0,03 mm sulla parallelismo bilaterale del disco freno. In risposta alle esigenze di lavorazione su entrambe le facce dei dischi freno, l'attrezzatura è equipaggiata con colonne doppie e torrette bidirezionali, mandrino ad alte prestazioni (velocità del mandrino 100-1000 giri/min), sistema di raffreddamento esterno ad alta pressione (pressione di raffreddamento 1,0 MPa, portata 30 L/min) e trasportatore magnetico trucioli (efficienza di rimozione trucioli ≥ 60 L/h), che impediscono efficacemente l'accumulo di trucioli e la formazione di bave sul tagliente. Al contempo, si utilizzano utensili in lega dura rivestiti in AlTiN (contenuto WC Co 94%, durezza HRA93) per migliorare la resistenza all'usura durante il taglio.
In termini di innovazione tecnologica, l'attrezzatura ha raggiunto un doppio breakthrough in termini di "integrazione del processo + controllo sincrono della forma su entrambi i lati" nella lavorazione dei dischi freno: integra un mandrino a tre griffe con collegamento meccanico da 21 pollici (con forza di serraggio di 75 kN, adatto per dischi freno da Φ 500 mm a 700 mm), un portautensile servo da 8 stazioni + utensili da taglio (tempo di cambio utensile di 1,4 secondi) e un portautensile dedicato per la formatura delle scanalature di ventilazione. È in grado di completare in un'unica operazione la tornitura su entrambi i lati dei dischi freno (planarità della superficie di attrito ≤ 0,04 mm), la tornitura di precisione del diametro esterno (tolleranza IT7), la fresatura delle scanalature di ventilazione (larghezza della scanalatura ± 0,1 mm, profondità ± 0,05 mm) e la foratura di 4-5 fori di posizionamento (diametro foro tolleranza H9, tolleranza posizionale ≤ 0,12 mm). Per affrontare la difficoltà di controllare la parallelità dei due lati del disco freno, viene adottato un innovativo "processo di compensazione sincrona a doppia colonna": rilevando in tempo reale la forza di taglio (accuratezza ± 0,5%) e la deviazione di velocità dei mandrini sinistro e destro, la velocità di avanzamento (accuratezza di compensazione 0,001 mm) viene automaticamente regolata per garantire un controllo stabile della parallelità su entrambi i lati entro ≤ 0,04 mm. Considerando l'elevata tenacità e resistenza al taglio della ghisa sferoidale (FC250), l'attrezzatura dispone di un database integrato relativo ai materiali e ai processi, che abbinando automaticamente i parametri di taglio (velocità del mandrino 1500-2000 giri/min, avanzamento 40-70 mm/min, profondità di passata 1,5-2,5 mm) evita la rottura degli utensili; per la sostituzione di dischi freno su diversi veicoli (ad esempio differenze di specifiche tra berline e SUV), l'attrezzatura supporta la regolazione con un solo clic dei parametri di processo (sono predefiniti 35 modelli per la lavorazione dei dischi freno), riducendo il tempo di sostituzione da 1,2 ore tradizionali a 10 minuti.
Bloccaggio del tamburo freno una volta
I risultati dell'implementazione sono pienamente conformi agli standard di sicurezza per il sistema frenante delle autovetture: il ciclo di lavorazione monopezzo è stato ridotto da 28 minuti a 16 minuti, e la capacità produttiva giornaliera è aumentata da 320 set a 580 set; La parallelità bilaterale del disco freno è stabilmente controllata entro ≤ 0,04 mm, l'oscillazione della faccia terminale è ≤ 0,06 mm, e la rugosità della superficie di attrito raggiunge Ra0,8 μm, soddisfacendo pienamente i requisiti della norma GB/T 34872-2017 "Dischi Freno per Autovetture" e dello standard UE ECE R90; La percentuale di non conformità nell'accoppiamento delle pastiglie freno durante la frenata è diminuita dal 18% al 2,5%, e il tasso di reclami dei clienti per rumori anomali in frenata si è ridotto del 92%; La durata degli utensili è stata estesa del 50% (fino a 90-120 pezzi/lama) grazie all'ottimizzazione del raffreddamento e all'adattamento dei parametri, riducendo il costo dell'utensile per singolo disco a 14 yuan. Allo stesso tempo, è stato eliminato il processo manuale di pulizia dei trucioli, riducendo il costo del lavoro per singolo disco di 8 yuan; Il modulo diagnostico intelligente installato sull'equipaggiamento può raccogliere dati in tempo reale come temperatura del mandrino (risoluzione 0,1 ℃), carico corrente (accuratezza ± 0,8%), ecc. Combinato con un algoritmo di previsione dell'usura dell'utensile, il tasso di utilizzo complessivo dell'equipaggiamento è aumentato dal 78% al 95%, e l'arresto annuo è stato ridotto di 320 ore.
Il CK525 ha risolto completamente la contraddizione fondamentale tra 'controllo sincrono di precisione su entrambi i lati ed efficienza della produzione di massa' dei dischi freno. "Il direttore della produzione dell'azienda ha dichiarato: "Ora i nostri dischi freno non solo hanno superato la certificazione PPAP (Production Part Approval Process) di importanti case automobilistiche come Volkswagen e Toyota, ma soddisfano anche i requisiti più elevati dei veicoli elettrici in termini di sistemi frenanti 'a basso rumore e lunga durata'. Questo ci ha permesso di ottenere ordini annuali da parte di importanti case automobilistiche. "Questo caso conferma che il tornio verticale CNC è diventato l'equipaggiamento chiave per superare l'ostacolo del 'rapporto sicurezza-precisione ed efficienza economica' nel settore della produzione di dischi freno per autovetture, grazie alla collaborazione profonda tra 'architettura rigida a doppio mandrino + controllo di forma sincrono su entrambi i lati + personalizzazione di materiali e processi'.
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