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TF2000 型數（shù）控不落輪鏇床刀具補償調整方案研究

2024-7-23 來（lái）源：- 作者：-

摘要（yào）：針對 TF2000 型數控不落輪鏇床刀具補償調整需要結合（hé）數據反複試驗效率（lǜ）低（dī）下（xià）的（de）問題，通過反複試驗提出以加工後不同輪形結果為依據進行刀具補償調整的方案。總結了 10 種不同輪形結果應（yīng）采（cǎi）取的刀具補償的調整方案，優化了刀具補償調整方案，提高了輪對加（jiā）工效率和精度。

關鍵詞：數控不落（luò）輪鏇床；刀具補償；電客車；踏麵鏇修（xiū）

數控不（bú）落輪鏇床是地鐵車輛（liàng）段中常見的工藝（yì）設備，主要承擔電客車輪對（duì）的測量及鏇修工作。TF2000 型數控（kòng）不落輪鏇床是一種高性能專用數控機床，主要適用於（yú）各類型機（jī）車車輛在不解編、不落架的條件下（xià），對日常運營過程中輪對踏麵、輪緣的磨損和擦傷進行修複，恢複輪對踏麵技術狀態[1]。

1、TF2000 型數控不落（luò）輪鏇床刀具（jù）係統

TF2000 型數控不落輪鏇床刀具係統采用刀架對（duì）稱布（bù）置方案，每側刀架（jià）均由刀（dāo）座、刀片（piàn）、以及固定（dìng）塊組成。刀（dāo）架是刀具係統的基礎（chǔ），刀座、刀片（piàn）均固定在刀架上。刀架（jià）固定在測向機構上（shàng），實現了刀具加工（gōng）坐標係與測量坐標係的統一。鏇床共配置 4 枚刀具，采用垂直刀和水平（píng）刀結合（hé）加工的方（fāng）式，通過楔形螺絲與刀片固定塊相互作用固定在刀座上。T1 刀（水平刀（dāo））負責鏇（xuàn）修車輪踏麵、倒角及輪緣外側麵，T2 刀（垂（chuí）直刀）負責鏇（xuàn）修車輪的輪緣頂點與輪緣內側麵[2]。T1 刀和 T2 刀具有互換性。

2、TF2000 型數控不落輪鏇床輪的加（jiā）工坐標係

為便於加工根據輪對踏麵的技術標準要求（qiú）建立了加工坐標係 G55。G55 與機（jī）床原始坐標係的對應情況見圖 1。實線代表刀具的加工軌跡，M 點為機床的坐標係原點；P 點為加工坐標係（xì）原點的位置（zhì）。虛線段 G55X 和 G55Z 分別表示 P 點與 M 點之間的偏移量，即加工坐標係（xì）相對於機床坐標係偏移量。

圖 1 TF2000 型數（shù）控不落輪鏇床程序工件坐標係示意圖

3、TF2000 型數控不落輪鏇床輪的加工軌跡

如圖（tú） 2，輪對在踏麵基點位置（zhì）與軌道（dào）進行接觸，由於塑（sù）性變形在以基點位置附近形成一個凹陷區；輪緣外側與（yǔ）軌道在（zài）轉彎時相互（hù）作用，輪緣厚度減小輪緣高度增加，需通過鏇修恢複輪對踏麵形狀。鏇床加工程序按照（zhào）《TBT449-2003 機車車輛（liàng）車輪輪緣踏麵（miàn）外形》[4]中 LM 磨耗（hào）型輪對踏麵輪廓

進行（háng）編製，加工時嚴格按照 LM 磨耗型輪對踏麵輪（lún）廓進行加工，確保修複完成的輪形符合標準要求。

圖 2 輪對廓形（xíng）加工前（qián）後對比圖

4、TF2000 型數控不落輪鏇床刀具（jù）補（bǔ）償（cháng）調整方（fāng）案

由於鏇修程序中的刀位點都是按照 LM 型車（chē）輪（lún）踏麵尺廓進行編寫的，刀具的運動軌跡未考慮到不同尺寸刀具的刀（dāo）位點[3]，因此加工（gōng）精度收到刀具尺寸影（yǐng）響較大。當刀具更換、磨損時需通過鏇床標定結果對刀具（jù）補償進行調整。加工過程中作業（yè）人員（yuán）隻能以經驗和（hé）反複試驗確定刀補數據。這種方式需要多次試驗，效率低且誤差率高（gāo）。經試驗研究發（fā）現，以鏇床加工原理結合加工後（hòu）輪對踏麵形狀，采取相應刀補（bǔ）措施可以提高刀具調整精度，節約（yuē）刀具調整時間（jiān），增加工作效率。

4.1 加工後踏麵輪廓正（zhèng）確，直徑過大

如圖 3 所示，加工後輪對（duì）踏麵的（de）輪廓符（fú）合要求，直徑與目標直徑相比過大。這種情況說明刀具在 X 方向的切削深度不夠，導致輪對踏麵 X 方向（xiàng）上的切削量過小。針對這（zhè）種（zhǒng）情況需（xū）要適當減小 T1刀和 T2 刀 X 方向的刀具補償，從而滿足切削要求。

圖 3 踏麵輪廓（kuò）正確，直徑過大示意圖

4.2 加工後踏麵輪廓正確，直徑過小

如圖 4 所示，加工後輪對踏（tà）麵的輪廓符（fú）合要求，直徑（jìng）與目標直徑相比（bǐ）過小（xiǎo）。這種情況（kuàng）說明刀具在 X 方（fāng）向的切削深度過多，導（dǎo）致輪對踏麵 X 方向上的切削量過（guò）大。針對這種情況需要增大（dà） T1 刀和（hé）T2 刀 X 方向的刀具補償，從而滿足切削要求。

圖 4 踏麵輪廓正（zhèng）確（què），直徑過小示意圖

4.3 加工後踏麵輪廓（kuò）錯誤，輪緣背麵過大（dà）

如圖 5 所示，加工後（hòu）輪緣背麵過大，輪緣頂點到輪緣內側麵 X 方向上高於車輪踏麵、倒（dǎo）角輪緣外側麵，輪緣頂端出（chū）現台階。這種情況說明 T1 刀切削量正常，T2 刀在（zài）輪緣（yuán）頂點到輪緣內側麵 X 方向的切削深度不足，致使在（zài） T1 刀與 T2 刀（dāo）交接處產生台階。針對這種情況需要減小 T2 刀 X 方向的

刀具補償（cháng），從而滿足切削精度的要求。

圖 5 踏麵輪（lún）廓錯誤，輪緣（yuán）背麵過大示意圖

4.4 加工後踏麵輪廓錯誤，輪緣背麵過切

如圖 6 所示，加工後輪緣背麵過切，車輪踏麵、倒（dǎo）角及輪緣外側麵 X 方向上高於輪緣頂點到輪緣內側麵，輪緣頂端（duān）出現台階。這種情況說明 T1 刀的切削量正常，T2 刀在輪緣頂點到輪緣（yuán）內側麵X 方向的切削深度過多，致使在 T1 刀與（yǔ） T2 刀交接處產生台階。針對這種情況需要增加 T2 刀 X 方

向的刀具補償，從而滿足切削要求。

圖 6 踏（tà）麵輪廓錯誤，輪緣背麵過切示意圖

4.5 加工後踏麵輪廓錯誤，直徑過小

如圖 7 所示，加工後踏麵直徑過小車（chē）輪踏麵、倒角及（jí）輪緣外側麵 X 方（fāng）向上（shàng）低於輪緣頂點到輪（lún）緣內側麵，輪緣頂端出現台階。這種情（qíng）況說明 T2 刀的切（qiē）削量正常（cháng），T1 刀在車輪踏麵、倒角及輪緣外側麵（miàn） X 方向的（de）切削深度過多，致使在 T1 刀與 T2 刀交接（jiē）處產生台階（jiē）。針對（duì）這種情況需要增加 T1 刀 X

方向的刀具補償，從而（ér）滿足切削要求。

圖 7 踏麵輪廓錯誤，直徑過小示（shì）意圖

4.6 加工後踏麵輪廓錯（cuò）誤，直徑過大

如圖（tú） 8 所示，加工後踏麵直徑過（guò）大，車輪踏麵、倒（dǎo）角及輪緣外側麵 X 方向上高於輪緣頂（dǐng）點到輪緣內側麵，輪緣頂端出現（xiàn）台階。出現這種情況說明 T2 刀的（de）切削量正常，T1 刀在車輪（lún）踏麵、倒角及輪緣外側麵 X 方向的（de）切削深度不（bú）足，致使在 T1 刀與 T2 刀的交接處產生台階。針對這種情（qíng）況需要減

小 T1 刀（dāo） X 方向的刀具補償，從而滿（mǎn）足切削精度的要求。

圖 8 踏麵輪廓錯誤，直徑（jìng）過大示意（yì）圖

4.7 加工後（hòu）踏麵輪廓錯誤，踏麵輪緣厚（hòu）度過寬

如圖 9 所示，加工後踏（tà）麵輪緣厚度過寬，輪（lún）對 QR 值低於 7。這（zhè）種情況說明 T2 刀的切削量正（zhèng）常（cháng），T1 刀（dāo）在車輪踏麵、倒角及輪緣外側麵 Z 方向的切削深度不足，致使踏麵輪緣厚度（dù）過寬，輪對 QR 值超（chāo）限。針對這（zhè）種情況需（xū）增加 T1 刀 Z 方向的刀具補償，從而滿足（zú）切削精度的要求。

圖 9 麵輪緣厚度過（guò）寬示意（yì）圖（tú）

4.8 加工後踏麵（miàn）輪廓錯誤，踏麵輪緣厚度過窄

如圖 10 所示，加工後踏麵（miàn）輪緣厚度過窄，輪對 QR 值高於（yú） 11。這種情況說（shuō）明 T2 刀的切削量正（zhèng）常，T1 刀在車輪踏（tà）麵、倒（dǎo）角（jiǎo）及輪緣外側麵 Z 方向的切削深度過深，致使踏麵輪緣厚度（dù）過窄，輪（lún）對QR 值超限。針對這種情況需減小 T1 刀 Z 方向的刀具補償，從而滿足（zú）切削精（jīng）度的要求。

圖 10 輪緣厚度過窄示（shì）意圖

4.9 加工後（hòu）踏麵輪（lún）廓錯誤，輪緣內側厚度過寬

如圖 11 所示，加工後輪緣內側（cè）厚度過寬，輪緣內側與輪緣頂端之間過渡（dù）不圓（yuán）滑。這種情況說明T1 刀的切削量正（zhèng）常，T2 刀在輪緣內側麵 Z 方向上（shàng）的切削深（shēn）度（dù）過小，致使輪緣內側厚度（dù）過寬。針對（duì）這種情況需減少 T2 刀在 Z 方向的刀（dāo）具補償，從而滿足切削精度的要求。

圖 11 輪緣內側（cè）厚（hòu）度過寬（kuān）示意圖圖 12 輪緣內側厚度過窄示意圖

4.10 加工後踏麵輪廓錯誤，輪緣內側厚（hòu）度過窄

如圖 12 所示，加工（gōng）後輪緣內側厚度過窄，輪緣內（nèi）側與輪緣頂端之間過渡不圓滑。這種情況說明 T1 刀的切削量正（zhèng）常，T2 刀在輪（lún）緣內側麵 Z 方向上（shàng）的切削（xuē）深度過大，致使輪緣內側厚度過窄。針對這種情況需增加 T2 刀在（zài） Z 方（fāng）向的刀具補償，從而滿足切削精度的（de）要求。

5、總結

針對（duì） TF2000 型數控不落（luò）輪鏇床刀具補償調整困難，依賴人員經驗的問題，以加工後不同輪形結果為依據結合（hé）機床加工原理，總結出一套行使（shǐ）有效的刀具補償調整（zhěng）方案。經實驗優化後的刀具補償調整方案可節約換刀可節時間 15 min。後續計劃在此（cǐ）研究（jiū）基礎上，進一步深入（rù）研究刀具補償（cháng）量與（yǔ）切削次數、切削量的（de）關係，以期製定出效率、精準度更高的刀（dāo）具調整方案。

作者：王（wáng）岩1 張淑敏 2

來源：石（shí）家莊市軌道交通集團有限責任公司 1 石家莊鐵路職業（yè）技術學院 2

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