No sistema de freios de veículos de passageiros, o disco de freio atua como componente de atrito central, e sua paralelismo bilateral, oscilação da face final e rugosidade da superfície de atrito determinam diretamente a velocidade de resposta da frenagem e a segurança na condução (a norma nacional GB/T 34872-2017 exige que o paralelismo bilateral dos discos de freio seja ≤ 0,05 mm, a oscilação da face final ≤ 0,08 mm e a rugosidade da superfície de atrito ≤ Ra1,2 μm); se a precisão de usinagem não atender à norma, é fácil ocorrer desgaste excêntrico do freio, ruídos anormais durante a frenagem e, em condições extremas de operação, pode resultar em um aumento da distância de frenagem superior a 15%.
Um fabricante nacional líder de sistemas de freio para veículos de passageiros já enfrentou um gargalo no processamento de discos de freio: para discos de freio Φ 280-380mm (feitos de ferro fundido cinzento HT250, ferro fundido nodular FC250, incluindo estrutura de ranhura de ventilação), o processo tradicional exige quatro etapas: "torno horizontal desbaste em um lado → viragem e desbaste do outro lado → fresagem da ranhura de ventilação em máquina vertical → furação do furo de posicionamento em furadeira de braço oscilante", com um ciclo de processamento por peça de até 28 minutos; Devido às múltiplas inversões e fixações, a paralelismo entre os dois lados do disco de freio frequentemente ultrapassa 0,09 mm, e o erro de batimento axial atinge 0,1-0,15 mm, resultando numa taxa de aderência irregular das pastilhas de freio de 18% durante a frenagem; Ao mesmo tempo, as aparas geradas pelo corte em alta velocidade do ferro fundido cinzento tendem a aderir à ranhura de ventilação, exigindo uma limpeza manual adicional de 12%; Além disso, a ferramenta desgasta-se rapidamente devido à vibração, com uma vida útil de apenas 60 a 80 peças por pastilha, e o custo de uma única ferramenta para disco ultrapassa 22 yuans.
Local de uso do cliente
Para resolver este dilema, a empresa introduziu o torno CNC vertical CK525 Taiyun CNC e criou um sistema de fabricação exclusivo para discos de freio com "usinagem síncrona de coluna dupla + processo completo em uma única fixação". O equipamento adota um corpo da cama integral em ferro fundido de alta resistência (com espessura de parede de 70 mm), que passou por tratamento duplo de alívio de tensões com "envelhecimento natural por 6 meses + envelhecimento por vibração por 48 horas". Combinado com uma estrutura simétrica de mesa deslizante em formato de caixa, a distribuição de rigidez é otimizada por meio de análise de elementos finitos. A rigidez radial de corte atinge 30 kN/mm, podendo suportar estavelmente a força radial de corte de 14 kN durante o corte de ferro fundido cinzento; Equipado com o sistema CNC Fanuc 0i MF Plus e controle totalmente em malha fechada com escala linear (resolução de 0,1 μm), alcança uma precisão de posicionamento de ± 0,008 mm e uma precisão de repetibilidade de ± 0,005 mm, atendendo com exatidão ao requisito de tolerância de ± 0,03 mm para o paralelismo bilateral do disco de freio. Em resposta aos requisitos de usinagem bilateral dos discos de freio, o equipamento é dotado de colunas duplas e torretas bidirecionais, um fuso de alto desempenho (rotação do fuso de 100-1000 rpm/min), sistema de refrigeração externo de alta pressão (pressão de refrigeração de 1,0 MPa, vazão de 30 L/min) e transportador magnético de cavacos (eficiência de remoção de cavacos ≥ 60 L/h), suprimindo eficazmente o acúmulo de cavacos e a formação de gumes de cavaco nas ferramentas. Ao mesmo tempo, são utilizadas ferramentas de corte de liga dura revestidas com AlTiN (conteúdo WC Co de 94%, dureza HRA93) para melhorar a resistência ao desgaste no corte.
Em termos de inovação tecnológica, o equipamento alcançou um duplo avanço em "integração de processos + controle simultâneo de forma bilateral" no processamento de discos de freio: integrando um mandril de três garras articulado de 21 polegadas (com força de aperto de 75 kN, adequado para discos de freio de Φ 500 mm a 700 mm), um porta-ferramentas servo com 8 estações + ferramentas de corte (tempo de troca de ferramenta de 1,4 segundo) e um porta-ferramentas dedicado para formação de ranhuras de ventilação. O equipamento consegue realizar em um único processo a torneamento bilateral dos discos de freio (planicidade da superfície de atrito ≤ 0,04 mm), torneamento de precisão do diâmetro externo (tolerância IT7), fresagem da ranhura de ventilação (tolerância de largura da ranhura ± 0,1 mm, tolerância de profundidade ± 0,05 mm) e furação de 4-5 furos de posicionamento (diâmetro do furo com tolerância H9, tolerância posicional ≤ 0,12 mm). Em resposta à dificuldade de controle da paralelismo entre os dois lados do disco de freio, adota-se um processo inovador de "compensação síncrona de duas colunas". Ao coletar em tempo real a força de corte (precisão ± 0,5%) e o desvio de velocidade dos eixos esquerdo e direito, a taxa de avanço (precisão de compensação 0,001 mm) é automaticamente ajustada para garantir o controle estável do paralelismo bilateral dentro de ≤ 0,04 mm. Considerando a alta tenacidade e resistência ao corte do ferro fundido nodular (FC250), o equipamento possui uma base de dados integrada de materiais e processos, que automaticamente seleciona os parâmetros de corte (rotação do eixo principal de 1500 a 2000 rpm, avanço de 40 a 70 mm/min, profundidade de corte de 1,5 a 2,5 mm), evitando a quebra de ferramentas; Para a substituição de discos de freio em múltiplos veículos (como diferenças de especificações entre sedans e SUVs), o equipamento suporta o ajuste com um clique dos parâmetros de processo (com 35 modelos de processamento de discos de freio pré-configurados), reduzindo o tempo de troca de 1,2 horas tradicionais para 10 minutos.
Fixação do tambor de freio uma vez
Os resultados da implementação estão totalmente em conformidade com as normas de segurança para freios de veículos de passageiros: o ciclo de processamento por peça foi reduzido de 28 minutos para 16 minutos, e a capacidade diária de produção aumentou de 320 conjuntos para 580 conjuntos; A paralelismo bilateral do disco de freio é estabilizado em ≤ 0,04 mm, a oscilação da face final é ≤ 0,06 mm, e a rugosidade da superfície de atrito atinge Ra0,8 μm, atendendo plenamente aos requisitos da norma GB/T 34872-2017 "Discos de Freio para Veículos de Passageiros" e à norma europeia ECE R90; A taxa de desajuste irregular das pastilhas de freio durante a frenagem diminuiu de 18% para 2,5%, e a taxa de reclamações de ruídos anormais durante a frenagem por parte dos clientes reduziu em 92%; A vida útil da ferramenta foi prolongada em 50% (até 90-120 peças/lâmina) devido à otimização do sistema de refrigeração e adaptação de parâmetros, reduzindo o custo da ferramenta por disco individual para 14 yuans. Ao mesmo tempo, foi eliminado o processo manual de limpeza de cavacos, reduzindo o custo de mão de obra por disco em 8 yuans; O módulo inteligente de diagnóstico equipado no equipamento pode coletar dados em tempo real, como temperatura do fuso (resolução de 0,1 ℃), carga de corrente (precisão ± 0,8%), entre outros. Combinado com algoritmo de previsão de desgaste da ferramenta, a taxa de utilização global do equipamento aumentou de 78% para 95%, e o tempo de inatividade anual foi reduzido em 320 horas.
O CK525 resolveu completamente a contradição central entre 'controle síncrono de dupla face com precisão e eficiência em produção em massa' de discos de freio. "O diretor de manufatura da empresa afirmou: 'Agora nossos discos de freio não apenas passaram pela certificação PPAP (Processo de Aprovação de Peças de Produção) de montadoras líderes como Volkswagen e Toyota, mas também atendem aos requisitos máximos dos veículos de nova energia para sistemas de frenagem 'com baixo ruído e longa vida útil'. Isso estabeleceu uma base fundamental para conquistarmos pedidos anuais de fornecimento junto às principais montadoras.' Este caso confirma que o torno vertical CNC tornou-se o equipamento essencial para superar o gargalo de 'precisão de segurança e eficiência de custo' no campo da fabricação de discos de freio para veículos de passageiros, por meio da colaboração profunda entre 'arquitetura rígida de duplo eixo + controle de forma sincronizado em ambas as faces + personalização de materiais e processos'.
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