CKA8014型不落轮镟床功能的拓展

2020-02-25张清涛

机电工程技术 2020年1期

张清涛，李微

（广州地铁集团有限公司，广州 511430）

0 引言

不落轮镟床是轨道交通机车车辆的专用检修设备，主要是用于对电客车和工程车的轮对在不拆卸的工况下，对轮对的相关数据进行测量或对轮对踏面、内侧面进行镟修，确保轮对踏面的各项技术参数符合车辆安全运行的技术要求。本次为了增强轮对踏面的耐磨性，拓展CKA8014不落轮镟床的镟修功能，在原设备配置仅有P-3053加工曲线的基础上，增设LM型加工曲线。

图1 CKA8014不落轮镟床

1 加工曲线的对比

广州地铁三号线厦滘车辆段配置有1台CKA8014不落轮镟床，采用的是SIMENS SINUMERIK 840D CNC（计算机数字控制）控制系统[1-2]，出厂时设备的厂家只配置了代号为P-3053的加工曲线，属欧洲标准。

图2 轮缘厚度32 mm的P-3053加工曲线

新增设的LM型加工曲线为磨耗型车辆车轮踏面曲线，属中国标准。LM型踏面的轮对具有以下3个特点：踏面外形与钢轨匹配合理，能保证轮轨间始终是单点接触；在平衡位置时等效斜度较小，轮对位移时等效斜度较大，通过曲线时左右滚动半径差大，避免轮缘接触钢轨，减小轮轨磨耗和列车阻力；当机车车辆以超过平衡速度通过曲线时，将产生一个指向曲线外侧的离心力，可以由重力复原力平衡，而且这个复原力是随着横向位移的增大而很快增大的，可使轮缘不与钢轨接触，从而减轻轮轨磨耗[3]。

图3 轮缘厚度32 mm的LM型加工曲线

2 走刀图及位置点坐标

不落轮镟床刀架的走刀图直接反映了加工曲线的选择。以LM31型的加工曲线为例，先根据标准的LM 31曲线，加入不落轮镟床能识别的位置坐标值，共29个坐标点，换算出LM31型的加工曲线，包含曲线上各点坐标值。刀片从起始位置点N65（位置点的标号参照数控程序中语句的序号，便于分析）开始走刀，N68～N75之间完成倒角的切削；N75～N99之间完成踏面切削的准备；N99～N130完成踏面的切削；N130～N150之间完成一半轮缘的切削；N150～N205之间完成换刀（不落轮镟床每侧的刀座上安装了2颗刀片）；N205～N220之间完成另一半轮缘和内侧面的切削；N220～N230之间完成退刀。数控系统根据每个位置点的坐标值控制刀架缓慢位移，刀架移动的切削深度和进给量均可以人工操作不落轮镟床进行设置，从而完成1个电客车轮对的切削过程。

图4 LM32加工曲线的走刀图

图5 走刀图中位置点的坐标

3 数控程序编写和装载

CKA8014不落轮镟床的数控程序采用G指令进行编写，G指令是一种常用的数控程序指令，其中最主要是功能字，功能字是使数控机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿、固定循环等[4-5]。G功能字由地址符G和其后的2位数字组成，从G00～G99共100种功能。

图6 编写新程序

增设新加工曲线时，需在计算机的记事本软件中进行编写，保存为TXT文件，并拷贝在磁盘。以轮缘厚度31mm的加工程序为例，原左右轮的加工程序文件名称分别为L31和L331，为加以区别，保存新加工程序时分别命名为L31LM31和L331LM31。程序编写具体为将程序中各位置点的坐标参照走刀图中的坐标信息进行修改和保存，确保刀架能按新的加工曲线控制程序加工出需要的LM型轮对踏面曲线，并且保证加工过程中刀架的移动不与轮对发生误碰撞，保障设备安全和操作者的人身安全。

开启不落轮镟床，人机界面HMI进入MMC加工系统后，通过OP面板上的主菜单按键进行操作。进入程序调试界面，输入西门子数控系统的口令，才能进入服务菜单的数据管理界面；然后依次打开文件路径对应的文件夹，选择磁盘里编写好的新程序文件，点击复制按钮，再粘贴到剪贴板。

图7 选择磁盘里编写好的程序

返回主菜单的页面，在程序菜单中选择程序管理，进入剪贴板选择刚粘贴在剪贴板的新程序文件，点击复制，进入程序菜单中的子程序，粘贴所复制的新程序文件。由于系统中调用加工曲线的控制程序是识别文件名的，因此必须将旧程序文件的名称修改为其他名称，新程序文件的名称修改为系统能识别的文件名。以轮缘厚度31 mm的加工程序文件为例，将旧程序文件L31和L331的名称任意更改为其他名称，再将新程序文件L31LM31和L332LM31的名称更改为旧程序的名称L31和L331，最后需要对新程序改变批准，点击改变批准按钮，选择批准即可。