У гальмівній системі легкових автомобілів гальмівний диск є основним фрикційним елементом, а паралельність з обох боків, торцеве биття та шорсткість робочої поверхні безпосередньо визначають швидкість реакції гальмівної системи та безпеку руху (національний стандарт GB/T 34872-2017 вимагає, щоб паралельність з обох боків гальмівного диска була ≤ 0,05 мм, торцеве биття ≤ 0,08 мм, а шорсткість робочої поверхні ≤ Ra1,2 мкм); якщо точність обробки не відповідає стандарту, це може призвести до ексцентричного зносу гальм, незвичайного шуму під час гальмування, а в екстремальних умовах експлуатації — до подовження гальмівного шляху більш ніж на 15%.
Провідний вітчизняний виробник гальмівних систем легкових автомобілів зіткнувся з проблемою обробки гальмівних дисків: для гальмівних дисків Φ 280-380 мм (виготовлених із сірого чавуну HT250, ковкого чавуну FC250, включаючи конструкцію вентиляційної канавки) традиційна обробка вимагає чотирьох процесів: «чорнове точіння на горизонтальному токарному верстаті з одного боку → перевертання з іншого боку → фрезерування вентиляційної канавки на вертикальному фрезерному верстаті → свердління отвору для позиціонування на коромислах» з циклом обробки однієї деталі до 28 хвилин; через багаторазове перевертання та затискання паралельність обох сторін гальмівного диска часто перевищує 0,09 мм, а похибка биття торця досягає 0,1-0,15 мм, що призводить до нерівномірного коефіцієнта зчеплення гальмівних колодок на 18% під час гальмування; водночас стружка, що утворюється під час високошвидкісного різання сірого чавуну, схильна прилипати до вентиляційної канавки, що вимагає додаткового ручного очищення на 12%. Більше того, інструмент швидко зношується через вібрацію, термін служби одного леза становить лише 60-80 штук, а вартість одного дискового інструменту перевищує 22 юані.
Сайт використання клієнтом
Щоб вирішити цю дилему, компанія представила локомотив Taiyun CNC CK525 з вертикально-токарним обладнанням і створила ексклюзивну виробничу систему для гальмівних дисків із «обробкою з синхронізацією подвійної колони + повний процес за одне закріплення». Обладнання має суцільне основне виливне тіло з високоміцного чавуну (товщина стінки лиття — 70 мм), яке пройшло подвійну обробку зі зніманням напруження методами «природного старіння протягом 6 місяців + вібраційного старіння протягом 48 годин». У поєднанні з симетричною коробчастою конструкцією рухомого столу жорсткість оптимізована за допомогою аналізу методом скінченних елементів. Радіальна жорсткість різання досягає 30 кН/мм, що дозволяє стабільно витримувати радіальну силу різання 14 кН під час обробки сірого чавуну; обладнання оснащене системою ЧПК Fanuc 0i MF Plus та повністю замкнутим контуром керування за допомогою решітки (роздільна здатність 0,1 мкм), забезпечуючи точність позиціонування ± 0,008 мм та точність повторюваності ± 0,005 мм, що точно відповідає вимогам допуску ± 0,03 мм для паралельності двох сторін гальмівного диска. Відповідно до вимог до обробки обох сторін гальмівного диска, обладнання оснащене подвійними колонами та двонаправленими інструментальними баштами, високопродуктивним шпінделем (частота обертання шпінделя 100–1000 об/хв), високотисковою зовнішньою системою охолодження (тиск охолодження 1,0 МПа, витрата 30 л/хв) та магнітним видаленням стружки (продуктивність видалення стружки ≥ 60 л/год), що ефективно запобігає накопиченню стружки та утворенню наростів на різальному інструменті. Одночасно використовуються тверді сплавні різальні інструменти з покриттям AlTiN (вміст WC Co 94%, твердість HRA93) для підвищення зносостійкості при різанні.
З точки зору технологічних інновацій, обладнання досягло подвійного прориву в опрацюванні гальмівних дисків за рахунок «інтеграції процесів + синхронного двостороннього формування»: інтегрує трикулачковий патрон з ланковим механізмом діаметром 21 дюйм (зусилля затиснення 75 кН, підходить для гальмівних дисків Φ 500–700 мм), 8-позиційний сервоприводний інструментальний блок із різальним інструментом (час зміни інструменту — 1,4 секунди) та спеціалізований формувальний тримач для вентиляційних канавок. Обладнання може одночасно виконувати двостороннє точіння гальмівних дисків (плоскість поверхні тертя ≤ 0,04 мм), прецизійне точіння зовнішнього кола (допуск IT7), фрезерування вентиляційних канавок (допуск по ширині канавки ± 0,1 мм, по глибині ± 0,05 мм) та свердління 4–5 отворів для позиціонування (допуск діаметра отвору H9, допуск положення ≤ 0,12 мм). Щоб вирішити проблему контролю паралельності двох сторін гальмівного диска, впроваджено інноваційний «процес синхронної компенсації з подвійною колоною». Шляхом збору в реальному часі зусилля різання (точність ± 0,5%) та відхилення швидкості лівого та правого шпінделів автоматично регулюється подача (точність компенсації 0,001 мм), що забезпечує стабільний контроль паралельності обох сторін у межах ≤ 0,04 мм. З огляду на високу міцність і опір різанню ковкого чавуну (FC250), обладнання має вбудовану базу даних матеріалів і технологічних процесів, яка автоматично підбирає параметри різання (частота обертання шпінделя 1500–2000 об/хв, подача 40–70 мм/хв, глибина різання 1,5–2,5 мм), щоб уникнути поломки інструменту. Для швидкої заміни гальмівних дисків різних автомобілів (наприклад, різниця у специфікаціях між седанами та позашляховиками) обладнання підтримує одноклавішну зміну технологічних параметрів (вбудовано 35 шаблонів обробки гальмівних дисків), скорочуючи час заміни з традиційних 1,2 години до 10 хвилин.
Одинарне затиснення гальмівного барабана
Результати впровадження повністю відповідають стандартам безпеки гальмування легкових автомобілів: цикл обробки одного виробу скорочено з 28 до 16 хвилин, а добова виробнича потужність збільшилася з 320 до 580 комплектів; Паралельність двостороннього диска стабільно контролюється на рівні ≤ 0,04 мм, биття торцевої поверхні становить ≤ 0,06 мм, а шорсткість поверхні тертя досягає Ra0,8 мкм, що повністю відповідає вимогам GB/T 34872-2017 «Гальмівні диски для легкових автомобілів» та європейському стандарту ЄЕК ООН № 90; Рівень нещільного прилягання колодок під час гальмування знизився з 18% до 2,5%, а кількість скарг клієнтів щодо аномального шуму під час гальмування зменшилася на 92%; Термін служби інструменту збільшено на 50% (до 90–120 деталей/лопатки) завдяки оптимізації охолодження та адаптації параметрів, що знизило вартість інструменту на один диск до 14 юаней. Одночасно відмовилися від ручного процесу очищення стружки, знизивши трудові витрати на один диск на 8 юаней; Інтелектуальний діагностичний модуль, встановлений на устаткуванні, може збирати дані в реальному часі, такі як температура шпінделя (роздільна здатність 0,1 ℃), навантаження струму (точність ± 0,8%) тощо. У поєднанні з алгоритмом прогнозування зносу інструменту це підвищило комплексний коефіцієнт використання устаткування з 78% до 95%, а щорічний простій скоротився на 320 годин.
CK525 повністю вирішив основне протиріччя між «двостороннім прецизійним синхронним керуванням та ефективністю масового виробництва» гальмівних дисків. «Наші гальмівні диски тепер не лише пройшли сертифікацію PPAP (Production Part Approval Process) провідних автовиробників, таких як Volkswagen та Toyota, але й відповідають остаточним вимогам електромобілів до систем гальмування з «низьким рівнем шуму та довгим терміном служби». Це заклало ключовий фундамент для отримання нами щорічних замовлень від головних автовиробників. Цей випадок підтверджує, що вертикально-фрезерний верстат із ЧПК став основним обладнанням для подолання обмежень у сфері виготовлення гальмівних дисків для легкових автомобілів щодо «безпечної точності та ефективності вартості» завдяки глибокій співпраці «жорсткої архітектури подвійного шпинделя + двостороннього синхронного керування формою + налаштування матеріалів і процесів».
EN
