V brzdovom systéme osobných automobilov slúži brzdový kotúč ako základná trenieová súčasť, pričom rovnobežnosť oboch strán, axiálna vůľa a drsnosť trenieovej plochy priamo určujú rýchlosť reakcie brzdy a jazdnú bezpečnosť (podľa normy GB/T 34872-2017 musí byť rovnobežnosť oboch strán brzdových kotúčov ≤ 0,05 mm, axiálna vůľa ≤ 0,08 mm a drsnosť trenieovej plochy ≤ Ra1,2 μm); ak presnosť obrábania nespĺňa normu, môže ľahko vzniknúť excentrické opotrebenie brzdy, neobvyklý brzdový hluk a za extrémnych prevádzkových podmienok môže dôjsť k predĺženiu brzdnej dráhy o viac ako 15 %.
Popredný domáci výrobca brzdových systémov pre osobné automobily raz čelil úzkemu hrdlu pri spracovaní brzdových kotúčov: pre kotúče s priemerom Φ 280-380 mm (vyrobené z šedého liatu HT250, tváreného liatu FC250, vrátane štruktúry vetracích lôžok) tradičné spracovanie vyžaduje štyri procesy: „hrubovanie na horizontálnej sústružniacej sústruhu na jednej strane → obrátenie a hrubovanie na druhej strane → frézovanie vetracích lôžok na zvislej frézarke → vŕtanie polohovacieho otvoru na vŕtacej rame“ s jednotkovou dobou spracovania až 28 minút; kvôli viacnásobnému obracaniu a upínaniu sa paralelnosť oboch strán brzdového kotúča často presahuje 0,09 mm a chyba axiálneho biehu dosahuje 0,1–0,15 mm, čo spôsobuje počas brzdenia nerovnomernú mieru prilnavosti brzdových obložení vo výške 18 %; súčasne je pri vysokorýchlostnom rezaní šedého liatu náchylnosť triesok k usadzovaniu vo vetracích lôžkach, čo si vyžaduje dodatočnú ručnú údržbu vo výške 12 %. Navyše nástroje rýchlo opotrebujú kvôli vibráciám, ich životnosť dosahuje len 60–80 kusov na břit, pričom cena nástroja na jeden kotúč presahuje 22 yuanov.
Miesto použitia zákazníkom
Na vyriešenie tohto dilemy spoločnosť predstavila Taiyun CNC sústruh CK525 CNC zvislý sústruh a vytvorila exkluzívny výrobný systém pre brzdové kotúče s „súbežným obrábaním dvojitých stĺpov + jednorazové upnutie celého procesu“. Zariadenie využíva celistvý ložiskový rám z vysokopevnostnej liatiny (hrúbka steny odliatku 70 mm), ktorý prešiel dvojitou úpravou napätia metódou „prirodzené starnutie počas 6 mesiacov + vibračné starnutie počas 48 hodín“. V kombinácii so symetrickou štruktúrou skriňového posuvného stola sa tuhosť optimalizuje pomocou analýzy metódou konečných prvkov. Radiálna tuhosť pri rezaní dosahuje 30 kN/mm, čo umožňuje stabilne odolávať radiálnej sile rezu 14 kN pri obrábaní šedej liatiny; zariadenie je vybavené CNC systémom Fanuc 0i MF Plus a úplne uzavretou slučkou riadenia mierky mriežky (rozlíšenie 0,1 μm), čo umožňuje dosiahnuť presnosť polohovania ± 0,008 mm a opakovateľnú presnosť ± 0,005 mm, čo presne zodpovedá tolerancii ± 0,03 mm pre rovnobežnosť oboch strán brzdového kotúča. V reakcii na požiadavky dvojstranného obrábania brzdových kotúčov je zariadenie vybavené dvojitými stĺpmi a obojsmernými nožnicovými vežami, výkonným vretenom (otáčky vretena 100-1000 ot./min), systémom vysokotlakového vonkajšieho chladenia (tlak chladiacej kvapaliny 1,0 MPa, prietok 30 L/min) a magnetickým odstraňovačom triesok (výkon odstraňovania triesok ≥ 60 L/h), čo efektívne potláča hromadenie triesok a tvorbu nábehov na nožoch. Súčasne sa používajú tvrdé nástroje s povlakom AlTiN (obsah WC Co 94 %, tvrdosť HRA93) na zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu pri rezaní.
Z hľadiska technologických inovácií dosiahlo zariadenie dvojitý pokrok v spracovaní brzdových kotúčov prostredníctvom „integrovanej technológie + ovládania tvaru synchronizovaného z oboch strán“: integráciou 21-palcového prípravku s tromi čeľusťami (so zatiahnutím 75 kN, vhodný pre brzdové kotúče Φ 500 mm – 700 mm), sústružníckej hlavy s 8 pozíciami a servopohonom + rezným nástrojom (čas výmeny nástroja 1,4 sekundy) a špeciálnej tvárniacej hlavy na vyrábanie ventilačných drážok. Zariadenie dokáže jednorazovo vykonať obojstranné sústruženie brzdových kotúčov (rovinnosť trenia ≤ 0,04 mm), precízne sústruženie vonkajšieho kruhu (tolerancia IT7), frézovanie ventilačných drážok (šírka drážky ± 0,1 mm, hĺbka drážky ± 0,05 mm) a vŕtanie 4-5 polohovacích otvorov (priemer otvoru tolerancia H9, polohová tolerancia ≤ 0,12 mm). V reakcii na obtiažnosť riadenia rovnobežnosti oboch strán brzdového kotúča sa používa inovatívny „proces synchronnej kompenzácie s dvojitou stĺpcom“. Na základe reálneho zbierania rezných síl (presnosť ± 0,5 %) a odchýlok rýchlosti ľavého a pravého vretena sa automaticky upravuje posuv (presnosť kompenzácie 0,001 mm), čím sa zabezpečuje stabilná kontrola rovnobežnosti oboch strán v rozmedzí ≤ 0,04 mm. S ohľadom na vysokú húževnatosť a vysoký odpor voči rezaniu šedej liatiny (FC250) má zariadenie zabudovanú databázu materiálov a procesov, ktorá automaticky priraďuje rezné parametre (otáčky vretena 1500–2000 ot./min, posuv 40–70 mm/min, hĺbka rezania 1,5–2,5 mm), čím sa predchádza lomeniu nástrojov. Pri výmene brzdových kotúčov pre viacero typov vozidiel (napr. rozdiely v špecifikáciách medzi sedanmi a SUV) podporuje zariadenie jednoklikové nastavenie procesných parametrov (s 35 vopred definovanými šablónami na spracovanie brzdových kotúčov), čo skracuje čas výmeny z tradičných 1,2 hodiny na 10 minút.
Zaseknutie brzdového bubna
Výsledky implementácie plne vyhovujú bezpečnostným normám pre brzdenie osobných automobilov: cyklus spracovania jedného dielu sa skrátil z 28 minút na 16 minút a denná výrobná kapacita sa zvýšila z 320 sád na 580 sád; rovnobežnosť oboch strán brzdového kotúča je stabilne riadená na ≤ 0,04 mm, hádzanie čela je ≤ 0,06 mm a drsnosť trenia dosahuje Ra0,8 μm, čo plne spĺňa požiadavky štandardu GB/T 34872-2017 „Brzdové kotúče pre osobné automobily“ a európskej normy ECE R90; miera nerovnomerného prilepenia brzdových obložení počas brzdenia klesla z 18 % na 2,5 % a podiel sťažností od zákazníkov na abnormálne brzdové šumenie klesol o 92 %; životnosť nástroja sa predĺžila o 50 % (až na 90–120 kusov/čepeľ) vďaka optimalizácii chladenia a prispôsobeniu parametrov, čím sa znížili náklady na nástroj jedného kotúča na 14 yuanov. Súčasne bol zrušený manuálny proces odstraňovania triesok, čo znížilo pracovné náklady na jeden kotúč o 8 yuanov; inteligentný diagnostický modul namontovaný na zariadení dokáže zbierať reálne údaje, ako je teplota vretena (rozlíšenie 0,1 ℃), zaťaženie prúdu (presnosť ± 0,8 %) atď. V kombinácii s algoritmom predpovede opotrebenia nástroja sa celková využiteľnosť zariadenia zvýšila z 78 % na 95 % a ročná prestávka sa skrátila o 320 hodín.
CK525 úplne vyriešil základný rozpor medzi „dvojstrannou presnou synchronnou kontrolou a efektívnosťou hromadnej výroby“ brzdových kotúčov. Ako uviedol výrobný riaditeľ spoločnosti: „Naše brzdové kotúče teraz nielenže prešli certifikáciou PPAP (Production Part Approval Process) najväčších automobiliek, ako sú Volkswagen a Toyota, ale tiež spĺňajú najvyššie požiadavky vozidiel na báze novej energie na brzdové systémy s „nízkou hlučnosťou a dlhou životnosťou“. To nám poskytlo kľúčový základ na získanie ročných objednávok od hlavných automobilových spoločností. Tento prípad potvrdzuje, že CNC zvislý sústruh sa prostredníctvom hlbokého spolupracovania „dvojhlavovej tuhej architektúry + dvojstrannej synchronnej kontroly tvaru + personalizácie materiálu a procesu“ stal kľúčovým zariadením pri prekonávaní bariér v oblasti „bezpečnostnej presnosti a nákladovej efektívnosti“ pri výrobe brzdových kotúčov osobných automobilov.
EN
