轨道列车车轮加工自动化产线技术应用

矫尊田 都江炜

一．摘要：随着机械加工设备向着智能化集成化方向发展，自动化加工生产方式也应运而生，它是生产活动中的一种高级生产形势，是时代不断发展的产物，于此同时我国高速动车组列车制造也朝着智能化自动化方向迈进，本文通过阐述动车组车轮实现加工自动化的方式和内容来表达自动化加工对于制造业发展的重要意义。

二．关键词：车轮 自动化 加工  应用

三．正文：

1. 车轮加工自动化的意义

车轮加工自动化加工就是利用各种高效的机械和智能化的软件电器设备来代替人繁重的体力劳动，实现车轮加工自动化需要配备各种自动控制装置，仪器，信号的对接装置等，自动化的车轮加工技术主要特点是生产效率高，生产成本低，加工质量高，柔性自动化生产可以快速适应车轮类型尺寸的变化，全程操作由软件控制，能够有效降低因人为操作失误造成的成本损失，通过软件控制可以更好更精准的对车轮进行加工检测，对实现高速动车组零部件智能化制造具有重要意义。

2. 车轮加工自动化组成

任何一条自动化生产线想要实现加工自动化必须配备相应的加工设备，物料传送系统，尺寸检测设备，控制系统，辅助设备等，而车轮自动加工就是利用工件传输系统把按加工顺序排列起来的多台金属加工设备和其他辅助设备联系起来的一个自动生产系统，在自动生产线上，车轮按一定的生产顺序和节拍自动的通过每个工位，完成预定的加工内容，这一个流程走下来完全实现车轮的完全自动化生产，这个过程包括了以下内容：

2.1车轮输送系统

在车轮没有实现自动化加工前车轮在机床上的安装拆卸都是靠天车吊运，效率低危险性高，而车轮输送系统可以模仿人操作天车的逻辑，按给定的程序轨迹要求实现抓取和运输工件，它具有独立的控制系统，可改变程序实现逻辑动作上的改变，通用性强，可抓取不同类型尺寸的车轮，控制系统可以对车轮信息进行储存运输车轮时可以和其他设备进行车轮信息的相互传输保证加工的每一件车轮信息正确，其次车轮输送系统使用时的安全性高，运行区域是封闭的任何人员在设备运行时是无法进入的，同时它的输送效率高速度快，可同时对四台以上的加工及辅助设备进行车轮运输和车轮上下料，输送效率是天车吊运的五倍以上。

2.2车轮车削工序

此工序的加工是在车轮立式车削中心上完成的，这是一台可以和机械手信号共享的加工设备，主要负责车轮车削工序的加工，如车轮的踏面，轮辋，轮毂，辐板等部位的车削，为实现自动车削设备配备自动夹紧液压卡盘，自动开关防护门，自动换刀装置，尺寸在线检测装置，自动对刀系统，同时设备采用双主轴结构可使单个车轮的加工效率提高一倍，加工过程中的刀具破损监控，刀具寿命监控，可以和主控制系统链接实现实时监测。

2.3车轮车铣工序

车轮从车轮车削设备加工完成后进入到车轮车铣工序，此工序的加工在车轮立式车铣中心上进行，该设备主要对车轮的定位销孔，辐板孔，注油孔，降噪块安装槽等进行加工，它配备了C轴和B轴，可以实现角度精确定位从而实现C,X,Y轴联动加工，同时B轴就是固定在主轴上的动力铣头，可以实现水平方向上180°的角度摆动，是机床实现车轮注油孔相关工序加工的必备功能，设备功能要比车轮车车削设备强大，该设备也配备了自动开关防护门，自动换刀装置，尺寸在线检测装置，自动对刀系统，加工过程中的刀具破损监控，刀具寿命监控，和车轮立式车铣设备一样也可以和主控制系统链接实现实时监测。

2.4车轮尺寸自动检测工序

在采用自动检测之前车轮的检测完全靠操作人员手动测量，由于受测量环境，量具误差，测量误差的影响测量精度不是很高，同时人工测量最主要的影响是测量效率慢，甚至测量速度跟不上加工速度，而自动检测就很好的解决了这些问题，该工序配备了三坐标检测设备，该设备可实现车轮尺寸的在线检测，并把检测信息传送给总控系统进行采集，同时设备由总控系统控制和机械手联机完全自动上下料，自动运行程序，它能够实现车轮的全尺寸检测，包括车轮各部的形位公差，圆弧尺寸，线性尺寸，完全解决了人工测量效率慢，误差大的问题，使车轮检测更精准，高效，实现车轮检测流水化作业。

2.5其他辅助工序

车轮自动清洗工序，由一台车轮专用清洗机来完执行此工序内容，是为了清除加工完成后车轮表面残留的异物以保证自动检测准确性在自动检测前对车轮进行彻底清洗，和自动化输送系统配合上下料对车轮进行无死角的清洗，清洗速度快清洗效果好，清洗完成后设备自动释放压缩空气吹干车轮上的水分后进入三坐标检测。

车轮自动探伤工序，由一台自动超声波探伤和一台自动磁粉探伤组成，对加工完的车轮进行探伤，对车轮品控进行把控，防止不合格品车轮装车使用。

车轮静平衡工序，由一台静平衡机完成此工序内容，目的是检测加工完成的车轮静平衡值是否在规定范围内，设备会自动识别记录平衡数值，并反馈给总控系统。

车轮自动打标工序，由一台打表设备完成，打表设备接收车轮输送系统传输来的车轮信息对车轮进行打标，过程完全自动完成。

人工检测工序，对所有工序都完成的车轮进行再次确认检查，确认所有完成工序无问题后，车轮就会由自动输送系统输送到下一工序进行轮盘组装工序的作业。

3. 自动化车轮加工作业流程

车轮的轮号，车型，轮形等信息是经过扫描车轮来料轮上贴的二维码来传给自动化输送系统的，自动化输送系统会根据传入信息确定车轮轮形尺寸来抓取车轮，车轮车削请求要料后机械手会把抓取的车轮信息传送给车轮车削设备，同时设备会根据车轮信息调取正确的加工程序对车轮进行加工，车轮车削工序加工完成后会发送信号给自动化输送系统抓取车轮，机自动化输送系统抓取到车轮后设备会把车轮信息传送给自动化输送系统，如第二道工序车轮车铣设备要料，自动化输送系统会把车削工序完成的车轮输送到车轮车铣设备，同时车轮信息也会传送给设备，设备调用正确的加工程序对车轮进行加工。经过自动化输送系统不断对设备的信号传输，接收，依次按顺序来完成后续工序，车车轮清洗，车轮检测，车轮超声波探伤，车轮磁粉探伤，车轮静平衡，车轮打标，人工整备工序的作业内容。

以上工序及设备组成了一个完整的自动化车轮加工产线生态系统，总的来说该系统是由总控控制，自动化输送系统为各工序链接的纽带不断进行车轮信息的更新，传送，接收，以保证设备按正确的信息对车轮进行作业，每台设备各司其职，按顺序完成作业内容。

四．终结

车轮加工自动化产线的应用标致着我国高速动车零部件生产制造已经向智能化，自动化化方向发展，解决国产车轮加工制造产能不足的状态，打破西方对高速动车组轮对制造技术的垄断，不管是对车轮的加工质量或加工效率都有质的提高，已经基本上实现了少人化甚至无人化作业，该产线技术实现顺利应用的同时，其推广性能也得到完美展现，为其他高速动车组关键零部件加工自动化实施提供了解决方案，标志着高速动车组智能制造时代已经到来。

五．参考文献

吕景泉        《自动化生产线安装与调试》  中国铁道出版社

赵华军 唐国兰 《可编程控制器技术应用》    华南理工大学出版社

张玉莲        《传感器与自动检测技术》    机械工业出版社