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CRH2型动车组车轮踏面镟修用刀片的经济性选择

轮对主要由车轮、车轴、制动盘、齿轮箱及轴箱轴承等部分组成，它直接向钢轨传递重量，通过轮轨间的黏着产生牵引力或制动力，承担着动车行驶、制动等功能。车轮踏面作为动车组与铁路轨道的直接接触单元，一旦出现异常磨耗及其他缺陷，动车组振动性能下降，构架将会出现横向失稳及蛇行失稳迹象，所以车轮踏面的检修质量直接关系到动车组的安全性及舒适性。

动车组在高级检修时，需在数控车轮车床上对车轮踏面进行镟修加工；在运用检修时，只需对车轮踏面表面质量进行常规检查，一旦发现裂纹、缺损等缺陷时，也需对车轮踏面进行镟修加工。

1车轮踏面镟修要求

CRH2型动车组车轮踏面形式为LMA型（见图1），车轮踏面镟修加工后，需满足以下要求：（1）踏面及轮缘不得存在裂纹、缺损、剥离、擦伤等缺陷；（2）轮缘厚度应符合28～33mm，车轮直径不得小于800mm；（3）同一车轮轮径差不大于0.2mm；（4）表面粗糙度应不大于Ra6.3等。

2车轮踏面镟修分析

CRH2型动车组车轮材料选用具有高硬度的ER8模具钢，车轮踏面镟修过程中刀片极易磨损与刃崩，所以刀片的选择直接关系到镟修质量、人工费用及制造费用。车轮踏面镟修在数控车轮车床上进行，该车床配备有双工位车刀，刀杆上有主车刀刀片及副车刀刀片安装位，主车刀刀片对轮廓A（见图1）进行镟修，副车刀对轮廓B（见图1）进行镟修。由图可见，双工位车刀对轮缘曲面部分加工极为方便，而且车床无需配备换刀库，加

工过程中只需准备对应刀片即可。为便于计算成本，车轮踏面镟修实验中将主车刀刀片与副车刀刀片的寿命累计为单片刀片的寿命。

图1 ；LMA型踏面轮缘轮廓

3实验分析

3.1实验目的

选取不同类型的刀片对车轮踏面进行镟修加工，通过对比各刀片的切削情况，分析并计算车轮踏面镟修过程中产生的刀具成本、人工费用、制造费用等，以便选择较为经济的踏面镟修用刀片。

3.2实验描述

（1）刀片选择。刀片类型有普通硬质合金刀片、硬质合金涂层刀片、金属陶瓷涂层刀片、非金属陶瓷涂层刀片、聚晶氮化硼刀片、聚晶金刚石刀片等，因车轮材料为ER8新型模具钢，具有良好的热强性、红硬性、耐磨性，硬度约为240～260HBS，所以要求刀片具备高强度、高耐磨性、高红硬性、耐冲击等性能，满足以上特性的常用刀片有普通硬质合金刀片、硬质合金涂层刀片、金属陶瓷涂层刀片，下面就某一刀具品牌的上述三种刀片进行实验与分析。

（2）切削用量的确定。切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度Vc、进给量f或进给速度Vf，根据厂家刀具切削手册查询，普通硬质合金刀片、硬质合金涂层刀片、金属陶瓷涂层刀片的切削速度Vc依次为120m/min、160m/min、180m/min，进给量f依次为0.18mm/r、0.25mm/r、0.18mm/r；根据主轴转速n=1000Vc/（π×D）、进给速度Vf=n×f可以计算出相关参数（注：式中D为车轮直径，在此取860mm，踏面镟修一般情

况下加工余量较小，背吃刀量ap可不考虑），具体数值如下表1：表1

刀片类型

切削用量普通硬质合金刀片硬质合金涂层刀片金属陶瓷涂层刀片主轴转速n（r/min） 45 60 105

进给速度Vf（mm/min） 8 15 19

（3）刀片成本。以上表切削用量为依据，对普通硬质合金刀片、硬质合金涂层刀片、金属陶瓷涂层刀片进行轮对踏面镟修实验，其寿命依次为3条/片、5条/片、9条/片；根据此品牌刀具供应商提供的价格，单价依次为95元/片、175元/片、480元/片；经计算，三种类型的刀片成本依次为31.70元/条、35.00元/条、47.30元/条（注：单位中的条指一条轮对）。

（4）直接人工费用及制造费用。直接人工费用指直接从事产品生产的工人薪酬，约为22元/小时；制造费用指车间管理人员工资、水电费、修理费、折旧费、递延资产摊销、运输费用等，约为65元/小时。以上述切削用量表为依据，根据车削工时T=（L+L1）/Vf（其中L为踏面镟修长度，L1为导入导出量，在踏面镟修时，L约为160mm，L1约为5mm）计算，三种类型的刀片镟修工时依次为41分钟/条、22分钟/条、17分钟/条；经计算，对应的直接人工费用依次为15.00元/条、8.10元/条、6.20元/条；制造费用依次为44.40元/条、23.80元/条、18.40元/条。

（5）费用汇总。轮对镟修中的各项成本及费用汇总如下表2（注：表中的总费用只含轮对踏面镟修过程中的刀具成本、直接人工费用、制造费