Binek otomobillerin fren sisteminde, fren diski temel sürtünme elemanı olarak görev yapar ve çift taraflı paralellik, uç yüzey salınımı ile sürtünme yüzeyi pürüzlülüğü doğrudan frenleme tepki hızını ve sürüş güvenliğini belirler (ulusal standart GB/T 34872-2017, fren disklerinin çift taraflı paralelliğinin ≤ 0,05 mm, uç yüzey salınımının ≤ 0,08 mm ve sürtünme yüzeyi pürüzlülüğünün ≤ Ra1,2 μm olmasını gerektirir); işçilik hassasiyeti standartları karşılamazsa fren eksantrik aşınması, anormal fren gürültüsü oluşması kolaydır ve aşırı çalışma koşullarında fren mesafesinin %15'ten fazla uzamasına neden olabilir.
Yerel bir yolcu aracı fren sistemi üreticisi, bir zamanlar Φ 280-380mm fren diski (HT250 gri dökme demir, FC250 küresel grafitli dökme demirden imal edilmiş ve havalandırma kanalı yapısını içeren) işlemede bir darboğazla karşı karşıya kalmıştı: geleneksel işlemde dört aşamaya ihtiyaç duyuluyordu: "yatay torna tezgâhında bir yüzeyin kabaca tornalanması → diğer yüzeyin kabaca tornalanması için çevrilmesi → dikey freze tezgâhında havalandırma kanalının frezelenmesi → kol kaldırma deliklerinin delinmesi", tek parça işleme süresi 28 dakikaya kadar çıkıyordu; çoklu çevirme ve sıkma nedeniyle fren diskinin iki yüzeyi arasındaki paralellik genellikle 0,09 mm'yi aşıyor, yüzey salınım hatası 0,1-0,15 mm'ye ulaşıyor ve bu da frenleme sırasında balataların %18 oranında düzensiz yapışmasına neden oluyordu; aynı zamanda, gri dökme demirin yüksek hızlı kesimi sırasında oluşan talaşlar havalandırma kanallarına yapışmaya eğilimliydi ve bu da ek %12 oranında elle temizlik gerektiriyordu. Ayrıca, titreşim nedeniyle kesici uç çabucak aşınıyordu ve her bir bıçak yalnızca 60-80 parça dayanıyor, tek bir disk kaleminin maliyeti ise 22 yuan'ı aşıyordu.
Müşteri kullanım yeri
Bu ikilemi çözmek için şirket, Taiyun CNC lokomotif CK525 CNC dikey torna tezgahını tanıttı ve "çift kol senkron işleme + tek tutturma tam süreç" ile fren diski için özel bir üretim sistemi oluşturdu. Ekipman, 70 mm kalınlığında döküm duvarı olan bütün yüksek mukavemetli dökme demir gövdeye sahiptir ve "6 aylık doğal yaşlanma + 48 saatlik titreşimle yaşlanma" olmak üzere çift gerilim giderme işleminden geçirilmiştir. Simetrik kutu tipi kayar masa yapısıyla birlikte sonlu eleman analizi ile rijitlik dağılımı optimize edilmiştir. Radyal kesme sertliği 30 kN/mm'ye ulaşır ve gri dökme demirin işlenmesi sırasında ortaya çıkan 14 kN'luk radyal kesme kuvvetini kararlı bir şekilde karşılayabilir. Fanuc 0i MF Plus CNC sistemiyle donatılmıştır ve şerit ölçerle tam kapalı kontrol (çözünürlük 0,1 μm) sayesinde konumlandırma doğruluğu ±0,008 mm, tekrarlanabilirlik doğruluğu ise ±0,005 mm'dir ve bu değerler fren diskinin çift taraflı paralellik toleransı olan ±0,03 mm gereksinimine hassas bir şekilde uyar. Fren disklerinin çift taraflı işleme ihtiyaçlarına yanıt olarak ekipman, çift kol ve çift yönlü kalemliklere, yüksek performanslı mile (mil hızı 100-1000 dev/dak), yüksek basınçlı dış soğutma sistemine (soğutma basıncı 1,0 MPa, debi 30 L/dk) ve manyetik talaş temizleme cihazına (talaş kaldırma verimliliği ≥ 60 L/saat) sahiptir ve böylece talaş birikimini ve kesici uçlarda talaş borusu oluşumunu etkili bir şekilde bastırır. Aynı zamanda, kesme aşınmasına dayanımı artırmak için AlTiN kaplı sert metal kesme takımları (WC Co içeriği %94, sertlik HRA93) tercih edilmiştir.
Teknolojik yenilik açısından, ekipman fren diski işlemede "proses entegrasyonu+çift taraflı senkron şekil kontrolü" konusunda çift yönlü bir atılım gerçekleştirmiştir: 21 inç üç ayaklı bağlantı mandreni (75 kN'lik bir sıkma kuvvetine sahip, Φ 500 mm - 700 mm fren disklerine uygun), 8 istasyonlu servo takımlı tutucu + kesici takım (takım değiştirme süresi 1,4 saniye) ve havalandırma kanalı özel şekillendirme tutucusunu entegre eder. Bu sistem, fren disklerinin çift taraflı tornalanmasını (sürtünme yüzeyi düzlemsellik ≤ 0,04 mm), dış çember hassas tornalamasını (tolerans IT7), havalandırma kanalı frezeleme işlemini (kanal genişliği toleransı ± 0,1 mm, derinlik toleransı ± 0,05 mm) ve 4-5 adet yerleştirme deliği delme işlemini (delik çapı toleransı H9, konum toleransı ≤ 0,12 mm) tek seferde tamamlayabilir. Fren diskinin her iki tarafının paralelliğini kontrol etmenin zorluğu göz önünde bulundurularak, yenilikçi "çift kolon senkron kompanzasyon prosesi" benimsenmiştir. Sol ve sağ mil üzerindeki kesme kuvveti (doğruluk ± %0,5) ve hız sapması gerçek zamanlı olarak toplanarak ilerleme hızı (kompanzasyon doğruluğu 0,001 mm) otomatik olarak ayarlanır ve her iki tarafın paralelliğinin ≤ 0,04 mm içinde kararlı bir şekilde kontrol edilmesi sağlanır. Yüksek tokluk ve yüksek kesme direncine sahip dökme demir (FC250) malzemesi için ekipmanın içine gömülü bir malzeme ve proses veritabanı bulunur; bu veritabanı, takım kırılmasını önlemek amacıyla kesme parametrelerini (mil hızı 1500-2000 dev/dak, ilerleme hızı 40-70 mm/dak, talaş derinliği 1,5-2,5 mm) otomatik olarak eşleştirir. Çoklu araç fren diski değişimi durumlarında (örneğin sedanlar ile SUV'lar arasındaki farklılıklar gibi), ekipman süreç parametrelerinin tek tuşla ayarlanmasını destekler (35 adet fren diski işleme şablonu dahili olarak mevcuttur) ve değişim süresini geleneksel 1,2 saatten 10 dakikaya indirir.
Fren kamı bir kez sıkma
Uygulama sonuçları, yolcu arabası fren sistemi için güvenlik standartlarına tamamen uymaktadır: Tek parça işleme döngüsü 28 dakikadan 16 dakikaya düşürülmüş, günlük üretim kapasitesi 320 setten 580 sete çıkarılmıştır; Fren diskinin çift taraflı paralelliği ≤ 0,04 mm'de kararlı bir şekilde kontrol edilmekte, uç yüz salınımı ≤ 0,06 mm ve sürtünme yüzeyi pürüzlülüğü Ra0,8 μm değerine ulaşmaktadır ve bu GB/T 34872-2017 "Yolcu Arabası Fren Diskleri" standardı ile AB ECE R90 standardının tüm gereksinimlerini karşılamaktadır; Frenleme sırasında fren balatalarının eşleşmemesi oranı %18'den %2,5'e düşmüş, müşterilerden gelen anormal fren gürültüsü şikayet oranı %92 oranında azalmıştır; Soğutma optimizasyonu ve parametre uyarlama sayesinde kesici takım ömrü %50 oranında uzatılmış (bıçağa başına 90-120 parça) ve tek bir disk için takım maliyeti 14 yuan'a indirilmiştir. Aynı zamanda manuel talaş temizleme işlemi kaldırılarak tek bir disk başına işçilik maliyeti 8 yuan düşürülmüştür; Ekipmana entegre edilen akıllı teşhis modülü, mil sıcaklığı (çözünürlük 0,1 ℃), akım yükü (doğruluk ± 0,8%) gibi gerçek zamanlı verileri toplayabilmektedir. Takım aşınması tahmin algoritması ile birlikte kullanıldığında ekipmanın toplam kullanım oranı %78'den %95'e yükselmiş ve yıllık durma süresi 320 saat azaltılmıştır.
CK525, fren diskinin 'çift taraflı hassas senkron kontrolü ile seri üretim verimliliği' arasındaki temel çelişkiyi tamamen çözüme kavuşturmuştur. Şirketin üretim müdürü şöyle dedi: "Şimdi fren disklerimiz Volkswagen ve Toyota gibi üst düzey otomobil şirketlerinin PPAP (Üretim Parça Onay Süreci) sertifikasyonunu yalnızca geçmekle kalmıyor, aynı zamanda yeni nesil enerji araçlarının 'düşük gürültülü, uzun ömürlü' fren sistemlerine dair en yüksek gereksinimleri karşılamaktadır. Bu durum, ana akım otomobil üreticilerinden yıllık eşleştirme siparişleri alabilmemiz için bize kilit bir temel oluşturdu. Bu örnek, "çift mil sert yapısı + çift taraflı senkron şekil kontrolü + malzeme ve süreç özelleştirme"nin derin iş birliği aracılığıyla, yolcu aracı fren diski imalatında "güvenlik doğruluğu ve maliyet verimliliği" darboğazını aşmada CNC dikey tornanın çekirdek ekipman haline geldiğini doğrulamaktadır.
EN
