針對偏（piān）薄型製（zhì）動盤摩擦麵精車存在的問題對車床的改進
2020-5-19 來源：龍泉青瓷寶劍技師學院 景寧佘族自治縣縣 作者：葉孟軍 潘瑋
摘（zhāi）要：論文淺析了偏（piān）薄型製動盤在精（jīng）車（chē）兩邊摩擦麵時存在的一些精度控製、生產效率等問題，同時根據偏薄型製動盤的技（jì）術要求，提出工藝改進，並對標準車床某些部件進行相應的改進，從而解（jiě）決精度控製難題（tí），提高生產效率。
關鍵詞：製動盤；精（jīng）車；車床（chuáng）；改進；精度（dù）；效率
1 、引言
汽車零配件作為（wéi）汽車（chē）的重要組成部分，是汽車產業（yè）發展的基礎。隨著我國經濟和社會的發展，汽車消費特別（bié）是轎車消費日（rì）益大眾化，汽車配件（jiàn）行業也（yě）飛速發展起來，汽配（pèi）行業在機械行業和國民經濟中站了（le）很重要的地位，這就同時（shí）給機床行業帶來了極大的發（fā）展機遇。汽配零件的批量都很大，然而一（yī）般機床（chuáng）企業量產的標準型機床（chuáng）適用範圍廣泛，不隻針對某類零件而設計。因此為了保證加工（gōng）質量和提（tí）高生產效率，對現有的（de）標準型機床進行某部件的小改進，以主動去適應汽配中某類零件的加（jiā）工，從而提高加工（gōng）精（jīng）度及生產（chǎn）效益，對提高機床企業的行業競爭力及成本（běn）控製意義非（fēi）凡。
汽車製動盤就是汽車零配件的一種，是汽車中十分重要的一個零件。汽（qì）車運行時製動盤跟著輪轂（gū）高速（sù）轉動，刹車（chē）時利用製動盤與摩擦材料的摩擦，使（shǐ）汽車減速或（huò）停止運動。日常汽車運行時，刹車動作（zuò）非常頻繁（fán），如果不加工好製（zhì）動（dòng）盤（pán）的兩個（gè）摩擦麵，那麽摩（mó）擦材料的損耗將（jiāng）會很大，刹車效果也必將受到（dào）影響，安全問題等都將不能（néng）保證。因此，製動盤的加工質量控製必須達到要求（qiú）。
2、 偏薄型製動盤摩擦麵（miàn）精車時存在的問題（tí）
2.1 製動（dòng）盤類零件的技術要求
大部分汽車製（zhì）動盤形式均在 A、D 兩（liǎng）基準（zhǔn）麵中有一麵為定位安裝麵（miàn），B 基準圓柱軸（zhóu）心即為製動盤旋轉軸心，而 C 基準有時候（hòu）可做加工工藝基準（zhǔn）。
偏薄類製動盤，兩摩擦（cā）麵厚度尺寸 H 為 10mm 以下，而車削跨（kuà）度（dù）尺（chǐ）寸 L 則（zé）有 40～50mm。要求偏高的製動盤，P、Q 兩摩（mó）擦麵的平麵度要求在 0.01mm 以下，對 A、B 安裝基準的（de）跳動也均在 0.01mm 以下，且（qiě）厚度尺寸 L 在同一（yī）徑向上（shàng）的偏差不得大於 0.01mm，在同一圓周方向上的偏差不（bú）大於（yú） 0.003mm。
2.2 標準型（xíng）車床精（jīng）車偏薄型製動盤摩（mó）擦麵時存在的（de）問題
對應於一般的標準（zhǔn）型（xíng）車床，精車此類零件，假設 A 基準麵為安裝麵，則一般（bān）是先將零件粗車、半精車完成，隻將（jiāng）兩摩擦麵（P 麵、Q 麵）、一安裝麵（A 基準（zhǔn）麵）和一安裝定位孔（B 基準孔（kǒng））單（dān）麵 0.5mm 左右的餘量留給精車。具體工藝為：靠實 D 基（jī）準麵（miàn），撐 ΦC 內孔定位，精（jīng）車各麵，要求兩摩擦麵、安裝基準麵及安裝定位孔一次裝夾車出，對上述如此（cǐ）高（gāo）的精度要求，在現（xiàn）有標準型車床上精車兩摩擦麵時，會因為零件本身剛性（xìng）問題，而很難達到（dào）所需的精度。當車刀車削 P 麵時，有一軸（zhóu）向力（lì） F，對於偏薄類製動盤，軸向力（lì） F 足以引起影響製動盤精度的軸向形變量，而車削靠近（jìn）圓周外側時的變形量最大，車削靠軸線側時（shí）變形量較小，從而導致 P 麵的平麵度、對安（ān）裝基準的跳動、厚度尺寸在同一徑向上的跳動和在同一圓周方向上（shàng）的（de）偏差，將很難達到要求的精（jīng）度。同樣，車削 Q 麵時，精度也難以保證。厚度尺寸 H 越小（xiǎo），車削跨度（dù）尺寸 L 越（yuè）長，精度影響也將越大。
3 、工藝改進（jìn）及對應（yīng）加（jiā）工設備的改進
3.1 對工藝中存在的（de）問題進行改進
針對偏薄型製動（dòng）盤精（jīng）車 P、Q 兩麵時容易（yì）引起變形的（de）問題：車削 P 麵（miàn），有軸向力 F 而引起製動盤向 Q 麵方向讓刀；而車（chē）削Q 麵時，有軸向力 F′而引起（qǐ）製動盤向 P 麵方向讓（ràng）刀。當左右麵車削深度相近時，F≈F′，且方向（xiàng）相反（fǎn）。要（yào）是兩邊同時車削，剛好可（kě）以（yǐ）抵消。因此考慮精車（chē）工藝（yì）改動，要求 P 麵和（hé） Q 麵在同一圓周上同時進行車削，其餘不變即（jí）可。為保證同時切（qiē）削的深度相同，即要求兩麵的餘量要相同，隻需在（zài）半精車時（shí），控製同一批零件 P、Q 兩（liǎng）麵對 D 基準麵的尺寸控製在一定的公差範圍內即可。
3.2 對標準車床進行改進以適應新（xīn）加（jiā）工工藝的需求
3.2.1 分析新工藝對設備功能的需求及解決方法
①新工藝要求：P 麵和 Q 麵在同一圓（yuán）周上同（tóng）時進行切削。即兩把車刀（dāo）同時對 P、Q 進行切削。考慮將標準（zhǔn）車床刀架改為特製刀架，裝兩把刀同時切削。②退刀問題：從 A 點車削至 B
點完成車削，如果不讓刀而直接退刀回 A 點，將會導致車刀刀尖（jiān）對兩摩擦麵拉傷（shāng），或者出現螺旋刀痕，對摩擦麵會造成破（pò）壞。因此，退刀之前，應該先（xiān）將某（mǒu）一把車刀讓開一小段距離（lí），讓（ràng）兩刀尖離開兩摩擦麵一段距離後再退刀。先讓車刀 T2 往 Z+方向，讓（ràng）出 2s 的距離，再將刀架整體向 Z+方向移動（dòng） s 的距離（lí），即（jí）可實現順利退刀（dāo）。③讓刀方式：如果將刀具 T2 向 Z+方向平移（yí）一小段距離來實現讓刀，則需解決如下一（yī）些問題：T2 刀在 Z軸方向上的定位問題、T2 刀車削（xuē）時的鎖（suǒ）緊問題、T2 刀具平移時產生間隙的防塵防屑問題（tí）、潤（rùn）滑問題等都不（bú）能很好的解決。T2 刀向 Z+方向平移 2s 距離，致使固定 T2 刀（dāo）的刀座與固定T1 刀的刀座之間產生 2s 的間隙，鐵屑、灰塵等雜質很容易進入間隙從而影響 T2 刀回程後的 Z 軸方向上的定位問題。T2刀的鎖緊問題及（jí）滑動（dòng）麵的潤（rùn）滑（huá）問題也比較棘（jí）手[1]。因此考慮將T2 刀沿平行於（yú） X 軸（zhóu）方向的軸線旋轉一個角度來實現讓（ràng）刀，將（jiāng）能解決平（píng）移式（shì）讓刀難以解決的（de）問題。在刀座上裝 T1 刀（dāo）和一旋轉刀座，在旋轉刀座上再裝上 T2 刀。讓刀時隻需將 T2 刀旋轉θ 角度，從而使 T2 刀尖離開工件表麵一段距離 2s，即可實現順利（lì）讓刀。退刀後，轉回原始位置即可進行（háng）下次進刀車削，定位精準，鎖緊方（fāng）向與切削力方向一致，且不會產生任何定位（wèi）間隙，防塵、防屑、潤滑問題也都得到解決。需要注（zhù）意（yì）的是 T2 刀的旋（xuán）轉角度 θ 必須（xū）要小於刀具 T2 的後角（jiǎo） α0，以防讓刀時刀杆與工件相碰。④車削厚度可調整性（xìng）問題：為了適應不同厚（hòu）度製動盤的車削，將 T2 刀與旋轉刀座的連接鎖緊設計成有一（yī）定的可（kě）調範（fàn）圍，即可滿足要求。⑤其他（tā）功（gōng）能改進需求：除了加（jiā）工兩摩擦麵，還需（xū）加（jiā）工安裝麵（A 基準麵）和安裝定位孔（B 基準（zhǔn）孔），因此，還要再加一把內孔端麵車刀來（lái）完成整個精車過程，考慮在橫溜板上加裝排（pái）刀座，以（yǐ）便（biàn）新（xīn）增一把或數把車刀來滿足（zú）加（jiā）工需求[2]。
3.2.2 根據需求改進（jìn）標準型車床
根據上述分析，確定了對標準型車床改造的範圍內容和大體方案：即保持其餘（yú）各（gè）零部件不變，隻需將 X 向刀架改進（jìn）為上述雙刀刀座加一排（pái）刀，然後將（jiāng）橫溜（liū）板進行對應改動即可（kě）。在整
體刀座上裝（zhuāng）一把（bǎ）固定刀 T1，再裝一旋轉刀（dāo）座，在旋轉刀座上裝一把可在 Z 軸方向上有一定調整範圍的車刀 T2 即可。為保證旋轉刀座能夠旋轉自如，在旋轉刀座兩端（duān）裝推（tuī）力球軸承和銅（tóng）質襯套，用（yòng）圓螺母預緊，並在旋轉刀（dāo）座上方增加兩潤滑油孔，以降低摩擦係數，減少磨損，提高精度、穩定性和使用壽命。兩端加裝防塵蓋，有效防止塵屑進入。[3]在刀架左端裝一隻單（dān）動型（xíng）小液壓缸，工作時小液（yè）壓缸頂出，將杠杆頂向右端（duān）頂杆一（yī）側並鎖緊而使 T2 刀處於切削位置；當讓刀時小液壓缸卸壓自動縮進，杠杆則由拉伸彈簧的拉伸（shēn）而帶動旋轉（zhuǎn）刀座旋轉，使 T2 刀旋轉（zhuǎn）至
讓刀位置（zhì）。當兩刀進行切削時，切削力的相對於旋轉刀座是逆時針的力矩作（zuò）用，因（yīn）此切（qiē）削力不會影響旋轉刀座的鎖緊性能。
4 、改進前（qián）後加工質量、生（shēng）產效率和設備生產
成本的對比將改進（jìn）後的車床同標準型車（chē）床比較（jiào），很明顯改進後的加工工藝及設備能（néng）更好地保證製動（dòng）盤兩摩擦麵的精度，且兩麵（miàn）同時進行精車，節省了加工時間，大大提高了加工質量和生產（chǎn）效率。因為隻對（duì）車床刀（dāo）架進行了改動，將標準車床的刀（dāo）架換成上（shàng）述刀架，而其他零部件均可借用（yòng）量產標準（zhǔn）機床，所以在設備生產成本上並未有明顯（xiǎn）增加。且經改動後的車床，不（bú）隻是單單針對汽車製動盤，對其他有相似要求的盤類（lèi）零件同樣有很高（gāo）的適應性和（hé）優越性。
5、 結論
綜上所述，經（jīng）過改進後的（de）工藝（yì）和設備，大（dà）大提高了偏薄型（xíng）製動盤摩擦麵精（jīng）車時的加工質量、效率，最大限度的壓低了設備生（shēng）產的成本（běn），使機床企（qǐ）業從中獲得更大的經濟效益，對（duì）機床
企業的（de）發展意義重大。
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