轨道交通装备对加工设备的需求浅析
时间：2014年05月20日 中国机床网
从2004年中国高铁参与了第一次国际性大投标到2009年后与俄罗斯、美国等国签订了高铁合作意向，中国高铁事实上已完成了从学生到竞争对手或合作伙伴的跨越式转型。然而，中国高铁的发展不仅仅是客运机车的发展，随之带来的是货运提速的迫切需求。
南车戚墅堰机车有限公司，是以生产干线铁路内燃机车为主要产品的现代化大型企业。主要车型有东风8、东风8B、东风11、东风11G、HXN5等系列内燃机车。其中东风11和东风11G在中国铁路前六次大提速中担当着主要的任务，近几年才被电力机车所替代。而东风8、东风8B和HXN5是这几年中相继承担着货运提速的主要任务的机车。
如果说电力机车是轻、快、灵，那么内燃机车则是重（载）、大（力）、实（效），所以货运的提速主要靠内燃机车。当然内燃机车的新建比电力机车的新造要复杂得多，尤其是机加工方面，每一个零部件从毛坯到成品都有很复杂的工序，很庞大的加工量。
对机加工而言，机车走行部分的轮对、转向架构架和机车柴油机大中型关键零部件等产品是最主要的加工任务。机车柴油机主要零部件结构复杂、制造精度、形位公差和表面粗糙度要求高（精度指标大都在5~7级、粗糙度Ra0.4左右），要求有良好的互换性，如机体、曲轴、连杆、汽缸盖等，主要目的是为了保证机车在高速运行中可靠性好、耐用度高、安全系数高。
近年来，尤其是在2007年以来，公司在和美国GE公司合作生产HXN5型机车，由于其柴油机主要零部件技术要求高，公司为此引进了德国瓦德里西-科堡五面体加工中心（加工机体）、奥地利WFL的车铣中心（加工曲轴φ1,500×6,000和凸轮轴φ520×2,000）、德国Naxos的曲轴随动磨床φ750×5,000、德国德马吉和日本马扎克的加工中心630×630（加工汽缸盖等）、奥地利IGM焊接机器人（RTi330-S构架等加工）等，这些装备对提高公司的产品质量起到关键的作用。但是另一方面，由于我们引进的设备也是有限的，以曲轴生产的机加工设备为例，我们仅采购了一台车铣中心和一台曲轴随动磨床。因此，在原有的一些普通设备的支持下，年生产能力尚不能满足市场需求。十二五期间，铁路装备建设方面投入大量的资金，用以更新改造和替代设备升级。
在柴油机的主要零部件中，如机体、曲轴、连杆、汽缸盖、汽缸套、凸轮轴等大多采用了复合加工技术，我们公司主要是按零件来布置专用的生产线，在引进了先进的装备后，对产品的制造精度有了相当的保证。以前靠操作者来把握的制造精度已由设备来取代，除此，复合加工技术实现了加工工序相对集中，减少了工件重复装卸、定位次数，缩短加工辅助时间，提高了工件加工精度和生产效率，而且设备数量明显减少，节约了生产线的产地面积，使单位面积的产量有大幅的提高，同时也减轻了工人的劳动强度。以曲轴为例，一台车铣中心替代了以前需要由六、七台机床才能实现的车、铣、钻、扩、铰等加工功能，减少了装夹次数，提高了产品精度，同时可大大减少对试制新产品的工装准备，机床的加工柔性大大加强了；同样，一台曲轴随动磨床，替代了原来的普通大型外圆磨床和连杆颈曲轴磨床，一台设备具有两台磨床的功效，而占地面积仅只有一台磨床。
另外，在复合加工中，采用成型的复合刀具来加工一些同轴度要求高的孔系或加工一些复杂的型面也是相当普遍的，精度高，加工效率也高。在欧美等一些高端机加工领域使用得相当普遍，如气缸盖的阀座孔和导管孔的同时加工的复合加工刀具等。但由于国内刀具制造商在制造精度以及耐用度等方面还有一些差距，近年来在铁路行业中还没有推广。这或许是未来发展的一个薄弱环节。
近几年来，随着科学技术的发展，许多新技术也投入了使用。目前轨道交通方面也尝试着新工艺新技术方面的运用。如：
智能水刀的运用
早期的水刀，有三个缺陷导致不能投入应用。一是噪音，那种尖锐刺耳的噪音，让人退却远离；二是灰尘，尘土飞扬，极度污染环境；第三是精度不够，R8以下的圆弧根本切割不出来。随着数控技术和加工技术的改进，现在这三个问题已全部解决。
智能水刀就是一个“聪明”的智能软件加上一个精密的五轴运动系统可以让水刀进入机械加工领域，在加工精度和加工效率上同时显示出极大的优越性。简而言之，智能水刀就是以智能软件及精密多轴运动系统为标志的数控高压水切割机。轨道交通的部分零部件，尤其是不需相互配合或配合精度不高的零部件就可以直接用智能水刀加工出成品。
激光熔覆新技术在制造和修理方面的运用
激光表面熔覆是以不同填料方式在被涂覆表面预先放置选择的熔覆材料，经激光照射使之和基体表面薄层同时熔化，并且快速凝固后形成稀释度极低的、与基体形成冶金结合的激光熔覆层，从而显著改善基体表面耐磨、耐腐、耐热、抗氧化和电气特性的一种工艺。其技术特点：输入热能量极高（温度高达5,500℃），但基体温度不超过80℃；故零部件只产生小变形、微变形甚至无变形，这是其他表面焊接技术所无法实现的。
激光作为一种强力、非接触、清洁的热源进入加工制造领域后，解决了许多常规方法无法加工和很难加工的技术难题，极大地提高了生产效率和加工质量，因而被称为是未来制造系统的先进加工手段。
其他新工艺
以上所说的不过是增材、减材两种加工方法，实际上有更多的制造新趋势让人目不暇接，比如不增不减、云制造、大数据等等，目前以3D打印、特种加工、绿色智能、全球网络为代表的先进制造技术引起了全社会的关注，如何在新工业革命中获取先机已成为各国的战略研究重点。
综上所述，对轨道交通装备的关键零部件可以根据具体零部件的性能要求来选购不同种类的机床设备，并对这些设备提出专业化的要求，如复合加工的要求——镗、铣、钻、铰和车削等共同要求；或切削加工和激光强化及焊接等结合；或根据需求寻找合理的高智能、多品种结合的机床组合体来适应全面解决的高效节能的完美方案；或是车铣磨和动平衡的组合；或是车铣和磨削加工的组合等等。随着轨道交通的发展，随着数字化的发展，随着自动化和信息技术网络化的不断提升，对机床加工设备的要求也趋向于全面解决的完美组合方案将越来越多。
近年来，中国的机床厂通过收购并购世界先进的机床制造商，并引进消化吸收后已开始有了较大的起色，一些国产化的高智能的设备在性能、精度已经可以和日本甚至是欧洲的一流产品相比，而价格只有八折甚至一半，我相信只要我们在设计、制造上再努力一把，赶上欧美和日本的那一天一定会到来。