轿车制动盘的精加工工艺

河南万向系统制动器有限公司 （新乡 453500） 唐 娟 张晓东

诸城市义和车桥有限公司 （山东 262200） 关炳奇

轿车制动盘在制动器零部件中属精密零件，尺寸精度要求较高，特别是两制动面的圆周厚薄差通常要求0.009mm，平行度要求0.04 mm，跳动要求0.025 mm。这些形位公差都靠精加工保证。同行都使用数控车床并采用双刀同步车削工艺来保证，也有的会根据顾客要求采用两制动面同时磨削工艺。加工示意如图1、图2所示。

我公司是专业生产汽车制动器的公司，生产各种制动器总成及相关零部件，对制动盘的生产已有十几年的经验，以往我们是采用双端面同步磨削工艺来保证制动盘的形位公差。2012年我们为客户开发了一种新品制动盘，材料为HT250+6种微量合金，如图3所示。在试生产期间，客户取消了磨削要求，以上形位公差必须用车削完成，而此时我们设备上的双刀装置也出现了故障。为此，必须改变思路，思考另一种加工方法迫在眉睫。

图1 双刀同步车削示意

图2 同步磨削示意

图3 制动盘

1.分析

既然两面不能同时加工，那么一次加工一个面是否可行呢？首先分析设备是否可行。设备除了有一套双刀装置外，还有独立的刀塔，刀塔的端面及将两把刀分别装在两个刀座上，对两制动面分别进行加工，这样效率上肯定会降低，这并不重要，关键质量是否能达到要求？其次要分析两制动面为什么要同时加工。制动盘在精加工时为保证形位公差及表面粗糙度值Ra=1.0～2.0μm，我们选用的是陶瓷刀片，加工参数为：vc=500m/min、 f=0.2mm/r，加工余量不大于0.3mm。壁薄且直径较大的工件，制动面如果无支撑，在高速旋转的情况下，刚性较差，自身会发生抖动。

如果一次加工一个面，刀具与工件会发生共振现象，加工面将出现振刀纹，此时表面粗糙度及形位公差都达不到要求。如果用双刀同时加工，两把刀同时夹紧工件，增加工件的刚性，工件便不会抖动，也不会出现振刀纹，并且两把刀行径一致，只要设备本身精度没有问题，形位公差便能有效控制，效率也提高不少。制动盘直径323mm，属于直径较大产品，厚度23mm，不属于薄壁件。首先验证工件在高速旋转时自身是否会发生变形。

2.验证

将工件装到卡盘上夹紧，低速旋转工作台，将百分表固定到刀架上，测量制动面跳动量，如图4所示，然后百分表测量位置不变，再高速旋转工作台，转速达到精加工时的转速，此时跳动量与低速旋转时比较几乎无变化。此方法证明工件刚性较好。然后将上、下面选用跟双刀加工一样的参数，先加工一个面，然后再加工另一个面，如图5、图6所示。通过对每个工件的测量，发现制动面表面粗糙度不稳定，每次都是新刀尖加工的还行，加工20件左右后，表面粗糙度便超差，后来通过跟刀具供应商沟通，发现制动盘因材质里面含有少量钛、铬、钼等较硬材料，非常影响刀具寿命。供应商为我们提供了一种CBN刀片，此刀片属超硬材料，适合高速加工，刀片寿命较高。加工参数为：vc=800m/mim，f=0.2mm/r，加工余量0.3mm。经过对100个工件的连续加工、测量，各形位公差均达到客户要求。表面粗糙度值前60只均可稳定到Ra=1.2～1.8μm之间，到第61只开始不稳定，更换新刀片后即可。通过多次验证，最终将刀片寿命定到60只。而且通过刀具切削速度的提高及各工序间尺寸的调整，生产节拍同双刀加工一样——105s，丝毫不影响客户要求节拍。

图4 检测制动盘刚性

图5 加工上制动面

图6 加工下制动面

3.结语

截至2012年底，我们用此方法成功为客户开发了4种产品，生产节拍丝毫不受影响。现4种产品已全部批量生产。通过一年多现场实践积累，总结出以下经验：不管是普通的卧式数控车还是立式数控车，只要设备精度不下降，都可用此方法加工，加工时上下面参数选取不一定一致（主要是进给量），应根据实测表面粗糙度值进行调整，而且在加工薄壁零件时，参数的选取要避开工件与刀具的共振，这就需要根据不同的设备进行现场实际验证。