■ 高慧麗 劉永杰

廣州地鐵5號線列車是南車青島四方機車車輛股份有限公司自主研發(fā)的直線電機車輛，從設計、工藝到實際生產過程，與以往車型區(qū)別很大，其車輪的加工更是不同于一般地鐵。其車輪需全身加工，加工內容較多，具有工藝復雜、精度要求高、加工時間長、技能水平高等特點。通過對該車輪的加工試驗，主要實現以下兩個目的。

（1）通過車輪加工工藝試驗，驗證車輪加工程序的正確性、刀具和工藝的合理性及工裝夾具的可靠性。

（2）根據車輪壓裝試驗的數據反饋，對車輪內孔表面粗糙度及加工紋理進行改善，滿足壓裝力、壓裝曲線及EN 13260標準的要求，積累試驗數據，改善工藝方法。

1 加工工藝分析

根據車輪加工部位和車間工藝裝備加工能力，參照以往車型車輪加工工藝情況，初步確定以下工序進行廣州地鐵5號線增購車輪的加工。

（1）車輪內孔加工。車輪需進行車輪油溝、內孔精加工。根據以往廣州地鐵和北京地鐵昌平線車輪壓裝的經驗，此工序的加工試驗在普通立車上進行，用成型刀加工油溝，用普通車刀做半精加工，最后用加工中心鏜刀精鏜車輪內孔。

（2）車輪全身加工。該步工序加工工步繁多且較精密，該工序在立式鏜銑數控車輪加工中心上首次全部加工，車輪加工程序需重新編制。具體加工程序試驗：將新編制的程序在數控車輪加工中心上編譯查錯，將程序空運行一遍，設定在單步運行模式，運行倍率在20%以下，仔細觀察運行路線與程序設定有無出入，隨時記錄，以備更改；在空運行合格的基礎上，裝夾毛坯車輪，單邊留1 mm余量進行試切，試切過程中，程序需在單步運行模式，運行倍率在20%以下，注意加工過程中刀具是否干涉、切削參數是否合理、加工部位尺寸及表面質量是否合格等，并隨時記錄，后續(xù)改善；在留余量試切合格的基礎上，裝夾毛坯車輪，按照車輪成品加工程序進行加工，直至加工質量滿足圖紙要求。

毛坯車輪外形見圖1。

2 車輪加工工藝過程

車輪加工工藝的合理與否直接關系著產品質量和生產效率，根據前述分析的工藝，廣州地鐵5號線車輪加工工藝按前述步驟進行。

2.1 內孔加工

用成型刀加工油溝，用普通車刀做車輪內孔的半精加工。鑒于此階段加工工藝已經較為成熟，不再用報廢車輪試加工，直接用現車車輪加工。車輪加工尺寸見圖2。

因輪對壓裝時按照基軸制選配，故加工車輪內孔尺寸要求比較嚴格，不但要考慮內孔尺寸，而且還得考慮裝配過盈量；事實上普通立車比較老舊，用光刀加工內孔的工藝不能控制過盈量（0.18～0.25 mm）。又因車輪注油孔已加工完畢，必須先將注油溝稍作加工，最后在精加工時刀具才不會因斷續(xù)加工影響精度。最終車輪內孔加工工藝確定如下。

在普通立車上粗車內孔至φ1740-0.2mm（見圖3）→將注油溝加工深約1 mm→精鏜孔（見圖4）→加工倒角、注油溝（見圖5）→120#砂紙打磨內孔（見圖6）。

圖1 毛坯車輪外形

圖2 車輪內孔及注油溝尺寸

精鏜時為省去車輪找正，在精鏜前用探頭進行了零點修正（見圖7），在后續(xù)加工時發(fā)現精鏜后的內孔呈現橢圓現象，分析認為鏜削加工余量不均勻，需增加粗鏜工序（見圖8）。

增加粗鏜工序后，橢圓現象消除。精鏜余量為0.1～0.15 mm。車輪加工完畢后，經技術、質檢人員首件鑒定，各部尺寸均符合要求。

此外，由于輻板孔已經加工完畢，且要求定位銷孔的位置度為0.1 mm，普通立車粗加工內孔時，必須調整滾動圓踏面跳動≤0.05 mm，輪輞跳動≤0.10 mm。因車輪內外輪輞面都已加工完畢，在調整輪輞跳動時需加千斤頂輔助。

2.2 輻板加工

車輪需進行全身加工，也就是除車輪踏面外的內外側輻板、內外側輞面等均需進行車削加工，車輪毛坯見圖9。

廣州地鐵5號線車型車輪在數控車輪加工中心上需進行外側輪輞、車輪內外側輻板及過渡圓弧、輪裝制動盤定位銷及螺栓安裝孔、車輪內孔、注油孔槽、磨耗線等部位的加工，車輪加工后的形狀見圖10。

車輪全身加工需分為兩個工序：正裝工序（以內輪輞面定位）和反裝工序（以外輪輞面定位）。

2.2.1 正裝工序

相對于北京地鐵昌平線車輪來說，廣州地鐵5號線車輪輻板結構較簡單，過渡圓弧少，相接平整圓滑。但車輪直徑較小，輻板空間較小，部分車刀的適用受到限制。開始商定使用“C_ROUGH”粗車刀進行粗加工，后使用T19圓刀片車刀精加工輪廓，后因粗車刀與輪輞及輪轂干涉，增加“FB53”車刀加工輻板面。在編程時將車刀連接處均“過切”一段，使接刀較自然，無臺階。

圖3 內孔粗車完畢

圖4 車輪精鏜

圖5 加工倒角、注油溝

圖6 打磨內孔

圖7 探頭修正零點

圖8 增加粗鏜工序

圖9 車輪毛坯

圖10 車輪加工后的形狀

正裝加工（見圖11）完畢后，用樣板及卡尺測量，符合圖紙要求。需修改的是精車余量0.5 mm稍大，T19車刀加工時會纏屑，改為0.3 mm較為適宜。

2.2.2 反裝工序

車輪反裝工序（見圖12）加工部位較多，在正裝加工調試成功的基礎上，輻板加工部分基本沒有問題。當輻板精加工最后倒R5 mm圓角時，發(fā)現鐵屑較大，停車發(fā)現輪轂R5 mm過渡圓弧過切，后將程序修改。

為驗證車輪全加工程序中輻板孔加工程序，用廢車輪進行試驗。經驗證，程序基本合理。加工過程內容如下：輻板螺栓安裝孔采用U鉆加工，輪裝制動盤定位銷孔采用U鉆和鏜刀相結合的方式進行加工，U鉆鉆頭和鏜刀刀片材料采用的硬質合金，相較于普通鉆頭和鉸刀不僅刀具消耗降低、加工效率提高，而且精度也有了很好的保證，使加工精度保證在一定的范圍內，不會出現大的波動。

圖11 車輪正裝加工部位（粗實線為加工面）

圖12 車輪反裝加工部位（粗實線為加工面）

2.3 程序調整

從程序的初步編制完成，到程序驗證結束，期間程序的改動量較大，在編程中需要注意的細節(jié)也較多。

（1）在加工圓弧等過渡面分兩刀時，在接刀部位需要多走一段距離，使接刀較自然，不留接刀痕或臺階。

（2）輻板過渡圓弧編制時，需注意順時針和逆時針方向的確認，改動程序較大時，應時刻注意。此次車輪輪轂過渡圓弧R5 mm的過切，即屬此種情況。

（3）加工程序因工藝調整改變，不同時間改正的程序版本要明確標識，機床驗證過的程序跟電腦中的程序也要明確標識，不能混淆。

（4）每次進行修改程序或重新拷貝到機床上的程序，都需要進行驗證，單步運行，20%以下的運行倍率。

3 結束語

廣州地鐵5號線車輪加工在DMG車銑中心上加工，車輪上裝有輪裝制動盤，該種結構是繼北京地鐵昌平線后，第2種采用該設計結構和加工組裝工藝的輪對，進一步鞏固全加工車輪的加工工藝能力。

廣州地鐵5號線車輪全加工的成功，充分利用了加工中心多軸聯(lián)動、高精度、高效率及作業(yè)內容適合工序集中的特點，將原來分散在普通立車上的工序加以集中，不僅提高了車輪的加工精度，而且生產效率也提高了3～4倍，為以后和車軸的互換性奠定了基礎。改寫了以往車輪只能由半成品→成品加工的歷史，開啟了車輪由毛胚→半成品→成品的加工線路。為后期高寒動車組車輪的自制加工提供了很好的借鑒和積累了經驗。

[1] 薛源順. 機床夾具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 崔兆華. 數控加工工藝[M]. 濟南：山東科學技術出版社，2005.

[3] 鄭修本. 機械制造工藝學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.