โซลูชันการผลิตที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพสำหรับดรัมเบรกยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์

ในระบบเบรกของรถยนต์นั่งส่วนบุคคล จานเบรกทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนเสียดทานหลัก โดยความขนานสองด้าน ความผิดเพี้ยนหน้าปลาย และความหยาบของพื้นผิวเสียดทาน ล้วนมีผลโดยตรงต่อความเร็วในการตอบสนองของระบบเบรกและความปลอดภัยในการขับขี่ (ตามมาตรฐานแห่งชาติ GB/T 34872-2017 กำหนดให้ความขนานสองด้านของจานเบรกต้องไม่เกิน 0.05 มม. ความผิดเพี้ยนหน้าปลายต้องไม่เกิน 0.08 มม. และความหยาบของพื้นผิวเสียดทานต้องไม่เกิน Ra1.2 ไมครอน) หากความแม่นยำในการกลึงไม่เป็นไปตามมาตรฐาน จะก่อให้เกิดการสึกหรอของเบรกแบบไม่สมมาตร เสียงผิดปกติขณะเบรก และในสภาวะการทำงานที่รุนแรงอาจทำให้ระยะเบรกยาวขึ้นกว่า 15%
ผู้ผลิตชั้นนำภายในประเทศด้านระบบเบรกสำหรับรถยนต์นั่งเคยเผชิญกับปัญหาคอขวดในการประมวลผลจานเบรก: สำหรับจานเบรกขนาด Φ 280-380 มม. (ที่ทำจากเหล็กหล่อสีเทา HT250 และเหล็กหล่อเหนียว FC250 รวมถึงโครงสร้างร่องระบายอากาศ) การประมวลผลแบบดั้งเดิมต้องใช้สี่ขั้นตอน ได้แก่ "กลึงหยาบด้วยเครื่องกลึงแนวนอนด้านหนึ่ง → กลับด้านเพื่อกลึงหยาบอีกด้านหนึ่ง → กัดร่องระบายอากาศด้วยเครื่องกัดแนวตั้ง → เจาะรูตำแหน่งด้วยเครื่องเจาะแขนแกว่ง" ซึ่งใช้เวลาในการประมวลผลต่อชิ้นสูงถึง 28 นาที; เนื่องจากการพลิกชิ้นงานและการจับยึดหลายครั้ง ความขนานของทั้งสองด้านของจานเบรกมักเกิน 0.09 มม. และค่าความผิดพลาดของการสั่นสะเทือนหน้าปลายอยู่ที่ 0.1-0.15 มม. ส่งผลให้อัตราการยึดติดของผ้าเบรกไม่สม่ำเสมอถึง 18% ในระหว่างการเบรก; ขณะเดียวกัน เศษชิปที่เกิดจากการตัดเหล็กหล่อสีเทาความเร็วสูงมีแนวโน้มเกาะติดในร่องระบายอากาศ ทำให้ต้องใช้เวลาทำความสะอาดด้วยมือเพิ่มเติมอีก 12%; นอกจากนี้ เนื่องจากการสั่นสะเทือน ทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็ว โดยมีอายุการใช้งานเพียง 60-80 ชิ้นต่อใบมีด และต้นทุนเครื่องมือต่อจานเบรกหนึ่งชิ้นเกินกว่า 22 หยวน

สถานที่ใช้งานของลูกค้า
เพื่อแก้ปัญหานี้ บริษัทได้นำเครื่องกลึงแนวตั้งซีเอ็นซีรุ่น Taiyun CNC locomotive CK525 เข้ามาใช้ และสร้างระบบการผลิตเฉพาะสำหรับจานเบรกด้วยเทคโนโลยี "การกลึงแบบคอลัมน์คู่พร้อมกัน + การยึดชิ้นงานเพียงครั้งเดียวตลอดกระบวนการ" อุปกรณ์นี้ใช้โครงเครื่องหล่อเหล็กหล่อความแข็งแรงสูงแบบชิ้นเดียว (มีความหนาผนังหล่อ 70 มม.) ซึ่งผ่านกระบวนการลดแรงเครียดสองขั้นตอน ได้แก่ "การบ่มตามธรรมชาตินาน 6 เดือน + การบ่มด้วยการสั่นสะเทือนนาน 48 ชั่วโมง" ร่วมกับโครงสร้างโต๊ะเลื่อนแบบกล่องสมมาตร ทำให้การแจกแจงความแข็งแกร่งถูกปรับให้มีประสิทธิภาพสูงสุดผ่านการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์ ความแข็งของการตัดในแนวรัศมีอยู่ที่ 30 กิโลนิวตัน/มม. สามารถทนต่อแรงตัดในแนวรัศมี 14 กิโลนิวตัน ขณะตัดเหล็กหล่อสีเทาได้อย่างมั่นคง; อุปกรณ์ติดตั้งระบบซีเอ็นซี Fanuc 0i MF Plus และควบคุมแบบวงจรปิดเต็มรูปแบบด้วยไมโครสเกล (ความละเอียด 0.1 ไมโครเมตร) ทำให้สามารถบรรลุความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ ±0.008 มม. และความแม่นยำซ้ำได้ที่ ±0.005 มม. ซึ่งตรงกับข้อกำหนดเรื่องความคลาดเคลื่อน ±0.03 มม. สำหรับความขนานของพื้นผิวสองด้านของจานเบรกอย่างแม่นยำ ตอบสนองความต้องการในการประมวลผลทั้งสองด้านของจานเบรก อุปกรณ์นี้จึงติดตั้งคอลัมน์คู่และหอเครื่องมือสองทิศทาง สปินเดิลประสิทธิภาพสูง (ความเร็วสปินเดิล 100-1000 รอบ/นาที) ระบบระบายความร้อนภายนอกแรงดันสูง (แรงดันระบายความร้อน 1.0 เมกะพาสกาล อัตราการไหล 30 ลิตร/นาที) และเครื่องกำจัดเศษชิปแบบแม่เหล็ก (ประสิทธิภาพการกำจัดชิป ≥ 60 ลิตร/ชั่วโมง) เพื่อควบคุมการสะสมของเศษชิปและปัญหาชิปติดมีดตัดอย่างมีประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกัน ได้เลือกใช้เครื่องมือตัดจากคาร์ไบด์เคลือบ AlTiN (มีส่วนผสม WC Co 94%, ความแข็ง HRA93) เพื่อยกระดับความทนทานต่อการสึกหรอขณะตัด
ในด้านนวัตกรรมทางเทคโนโลยี อุปกรณ์นี้ได้บรรลุความก้าวหน้าสองประการในกระบวนการผลิตจานเบรก คือ "การผสานกระบวนการ + การควบคุมรูปร่างแบบซิงโครนัสทั้งสองด้าน": โดยรวมชักยึดสามแฉกขนาด 21 นิ้ว (แรงยึด 75 กิโลนิวตัน เหมาะสำหรับจานเบรกขนาด Φ 500-700 มม.) หัวจับเครื่องมือเซอร์โว 8 สถานีพร้อมเครื่องมือตัด (เวลาเปลี่ยนเครื่องมือ 1.4 วินาที) และหัวจับเครื่องมือพิเศษสำหรับขึ้นรูปช่องระบายอากาศ อุปกรณ์สามารถทำการกลึงทั้งสองด้านของจานเบรก (ความเรียบของพื้นผิวเสียดทาน ≤ 0.04 มม.) กลึงรอบนอกอย่างแม่นยำ (ค่าความคลาดเคลื่อน IT7) ไส่ช่องระบายอากาศ (ค่าความคลาดเคลื่อนความกว้างร่อง ± 0.1 มม. ความลึก ± 0.05 มม.) และเจาะรูตำแหน่ง 4-5 รู (ค่าความคลาดเคลื่อนเส้นผ่านศูนย์กลางรู H9 ค่าความคลาดเคลื่อนตำแหน่ง ≤ 0.12 มม.) ได้ในครั้งเดียว เพื่อตอบสนองต่อปัญหาความยากในการควบคุมความขนานของจานเบรกทั้งสองด้าน จึงได้นำกระบวนการ "ชดเชยแบบซิงโครนัสสองเสา" มาใช้เป็นครั้งแรก โดยการเก็บข้อมูลแรงตัด (ความแม่นยำ ± 0.5%) และความเบี่ยงเบนของความเร็วจากแกนหมุนซ้ายและขวาแบบเรียลไทม์ จากนั้นจะปรับอัตราการป้อน (ความแม่นยำในการชดเชย 0.001 มม.) โดยอัตโนมัติ เพื่อให้มั่นใจว่าความขนานทั้งสองด้านจะถูกควบคุมอย่างมั่นคงภายในค่า ≤ 0.04 มม. โดยพิจารณาจากเหล็กหล่อเหนียวที่มีความเหนียวสูงและความต้านทานการตัดที่สูง (FC250) อุปกรณ์จึงมีฐานข้อมูลวัสดุและกระบวนการในตัว ซึ่งจะจับคู่พารามิเตอร์การตัดโดยอัตโนมัติ (ความเร็วรอบแกนหมุน 1500-2000 รอบ/นาที อัตราการป้อน 40-70 มม./นาที ความลึกของการตัด 1.5-2.5 มม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการหักของเครื่องมือ ส่วนการเปลี่ยนจานเบรกสำหรับยานพาหนะหลายประเภท (เช่น ความแตกต่างของสเปคระหว่างรถเก๋งและ SUV) อุปกรณ์รองรับการปรับพารามิเตอร์กระบวนการด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว (มีแม่แบบการประมวลผลจานเบรกในตัวจำนวน 35 ชุด) ลดเวลาการเปลี่ยนจากเดิม 1.2 ชั่วโมง เหลือเพียง 10 นาที

เบรกดรัมจับครั้งเดียว
ผลการดำเนินงานสอดคล้องตามมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับระบบเบรกของรถยนต์นั่งโดยสารอย่างเต็มที่: รอบการประมวลผลต่อชิ้นลดลงจาก 28 นาที เหลือ 16 นาที และสามารถเพิ่มกำลังการผลิตต่อวันจาก 320 ชุด เป็น 580 ชุด; ความขนานด้านคู่ของจานเบรกถูกควบคุมให้มีค่าคงที่ไม่เกิน 0.04 มม. การเบี่ยงเบนแนวรัศมีของพื้นผิวปลายไม่เกิน 0.06 มม. และค่าความหยาบของพื้นผิวเสียดทานอยู่ที่ Ra0.8 ไมครอน ซึ่งสอดคล้องตามข้อกำหนดของมาตรฐาน GB/T 34872-2017 "จานเบรกสำหรับรถยนต์นั่งโดยสาร" และมาตรฐาน EU ECE R90 อย่างครบถ้วน; อัตราการติดตั้งแผ่นเบรกที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการเบรกลดลงจาก 18% เหลือ 2.5% และอัตราการร้องเรียนจากลูกค้าเกี่ยวกับเสียงผิดปกติขณะเบรกลดลง 92%; อายุการใช้งานของเครื่องมือเพิ่มขึ้น 50% (สูงสุด 90-120 ชิ้น/ใบมีด) จากการปรับปรุงระบบระบายความร้อนและการปรับพารามิเตอร์ ทำให้ต้นทุนเครื่องมือต่อจานเบรกลดลงเหลือ 14 หยวน พร้อมกันนี้ ได้ยกเลิกกระบวนการล้างเศษชิปด้วยมือ ส่งผลให้ต้นทุนแรงงานต่อจานเบรกลดลง 8 หยวน; โมดูลวินิจฉัยอัจฉริยะที่ติดตั้งบนอุปกรณ์สามารถรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ เช่น อุณหภูมิแกนหมุน (ความละเอียด 0.1 ℃) โหลดกระแสไฟฟ้า (ความแม่นยำ ± 0.8%) เป็นต้น ร่วมกับอัลกอริทึมการทำนายการสึกหรอของเครื่องมือ ทำให้อัตราการใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์โดยรวมเพิ่มขึ้นจาก 78% เป็น 95% และช่วยลดเวลาหยุดทำงานต่อปีลง 320 ชั่วโมง
CK525 ได้แก้ไขข้อขัดแย้งหลักระหว่าง 'การควบคุมความแม่นยำแบบซิงโครนัสสองด้านกับประสิทธิภาพในการผลิตจำนวนมาก' ของจานเบรกได้อย่างสิ้นเชิง” ผู้อำนวยการฝ่ายการผลิตของบริษัทกล่าวว่า “ตอนนี้จานเบรกของเราไม่เพียงแต่ผ่านการรับรอง PPAP (Production Part Approval Process) จากบริษัทรถยนต์ชั้นนำอย่างโฟล์คสวาเกนและโตโยต้าเท่านั้น แต่ยังตอบสนองความต้องการสูงสุดของยานยนต์พลังงานใหม่ในเรื่องระบบเบรกที่ 'เสียงเงียบและอายุการใช้งานยาวนาน' อีกด้วย สิ่งนี้ได้วางรากฐานสำคัญให้เราสามารถคว้าคำสั่งซื้อประจำปีจากบริษัทรถยนต์รายใหญ่ได้สำเร็จ” กรณีนี้ยืนยันว่าเครื่องกลึงแนวตั้ง CNC ได้กลายเป็นอุปกรณ์หลักในการก้าวข้ามข้อจำกัดด้าน 'ความแม่นยำด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพต้นทุน' ในกระบวนการผลิตจานเบรกสำหรับรถยนต์นั่ง โดยอาศัยความร่วมมือเชิงลึกจากองค์ประกอบ "โครงสร้างแข็งแบบดูเอิลสปินเดิล + การควบคุมรูปร่างสองด้านแบบซิงโครนัส + การปรับแต่งวัสดุและกระบวนการผลิต"