2009年，一場(chǎng)冰災(zāi)侵襲了我國(guó)沿海地區(qū)，大秦鐵路上一列承載了2萬(wàn)噸煤的列車臨危受命。這條全長(zhǎng)5km的列車僅由一臺(tái)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)、一站直達(dá)運(yùn)輸，打破了當(dāng)時(shí)軌道運(yùn)輸業(yè)的“吉尼斯”記錄，在全國(guó)轟動(dòng)一時(shí)。這次創(chuàng)舉讓更多人認(rèn)識(shí)了中國(guó)北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司“大功率重載”所提供的強(qiáng)大動(dòng)力。
大秦鐵路是中國(guó)第一條以開(kāi)行重載單元式列車為主的雙線電氣化鐵路,是我國(guó)西煤東運(yùn)的重要煤運(yùn)通道。2009年，一場(chǎng)冰災(zāi)侵襲了我國(guó)沿海地區(qū)，連日的大雪、凍雨壓斷電纜、電塔，致使電力系統(tǒng)中斷，而且，寒冷天氣造成用電量猛增，電力供不應(yīng)求，這些問(wèn)題給整個(gè)東部地區(qū)的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了巨大影響，煤炭的供應(yīng)迫在眉睫。是一列長(zhǎng)達(dá)5km的、一次性運(yùn)煤量可達(dá)2萬(wàn)噸的列車解決了這一問(wèn)題，該列車僅由兩臺(tái)8軸機(jī)車驅(qū)動(dòng)，震驚了當(dāng)時(shí)的中國(guó)鐵路行業(yè)，而這輛“超級(jí)”列車的制造者并非某家國(guó)外企業(yè)，而是中國(guó)北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“大同機(jī)車”）。
大同機(jī)車作為成立于1954年的老牌國(guó)企，已經(jīng)成為我國(guó)電力機(jī)車產(chǎn)品最為齊全的機(jī)車生產(chǎn)企業(yè)，不僅擁有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，還在北京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)有研發(fā)基地。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，大同機(jī)車先后研發(fā)生產(chǎn)了14種型號(hào)的電力機(jī)車，產(chǎn)品覆蓋直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)兩大領(lǐng)域。其中，SS7C、SS7D、SS7E型機(jī)車是鐵路第三次、第四次、第五次大提速的主型機(jī)車。2007年至2009年期間，大同機(jī)車引進(jìn)法國(guó)阿爾斯通公司技術(shù)，先后聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的和諧2型（HXD2）及和諧2B型（HXD2B）大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車，代表了國(guó)內(nèi)交流傳動(dòng)電力機(jī)車的最高配置，是世界頂級(jí)的電力機(jī)車產(chǎn)品，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
大同機(jī)車在引進(jìn)消化吸收了法國(guó)阿爾斯通公司先進(jìn)工藝制造技術(shù)的同時(shí)，搭建了8軸交流機(jī)車和6軸交流機(jī)車設(shè)計(jì)制造平臺(tái)，在制造手段方面重點(diǎn)投入了大量資金，進(jìn)行了設(shè)備的更新?lián)Q代和廠房的技術(shù)改造，使公司形成了備料、車體、構(gòu)架、轉(zhuǎn)向架、牽引變壓器、受電弓、模塊化電氣屏柜、中高壓電器、機(jī)車組裝及調(diào)試等專業(yè)化生產(chǎn)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)布局。公司消化吸收了阿爾斯通公司先進(jìn)制造管理理念，又先后實(shí)施了PDM、ERP、VPM系統(tǒng)以及CATIA三維設(shè)計(jì)軟件、板材自動(dòng)排料及編程軟件、數(shù)控機(jī)床DNC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等，建立了完善的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝管理標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持采用先進(jìn)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷進(jìn)行工藝改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，不斷向國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和管理體系靠攏。公司各型電力機(jī)車的工藝設(shè)計(jì)全部PDM系統(tǒng)中進(jìn)行和管理；板材備料（車體、構(gòu)架、電氣屏柜）全部數(shù)控排版；走行部的安全關(guān)鍵重要件全部采用數(shù)控加工或三座標(biāo)檢測(cè)。
經(jīng)過(guò)近幾年對(duì)設(shè)備、平面的改造，尤其是新增了大量的數(shù)控設(shè)備后，大大提高了零部件的加工制造能力，而且為了與新增設(shè)備配套協(xié)同，又新增設(shè)計(jì)了各種工藝裝備，目前公司年產(chǎn)電力機(jī)車（以8軸雙節(jié)機(jī)車為例）能力達(dá)到500臺(tái)以上。
一流運(yùn)輸需要一流裝備
當(dāng)年承擔(dān)大秦線2萬(wàn)噸重載組合列車牽引運(yùn)營(yíng)任務(wù)的，就是大同機(jī)車和諧2型大功率電力機(jī)車，機(jī)車為8軸交流傳動(dòng)，總功率達(dá)1萬(wàn)千瓦，最高時(shí)速可達(dá)120公里，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)功率最大的電力機(jī)車，代表著世界重載快速貨運(yùn)領(lǐng)域的最高水平。
和諧2型電力機(jī)車2萬(wàn)噸重載牽引采取“1＋1”組合牽引模式，即由兩臺(tái)機(jī)車一前一中牽引210節(jié)車輛、2萬(wàn)噸煤炭進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)10余小時(shí)的一站直達(dá)運(yùn)輸。和諧2型電力機(jī)車開(kāi)行2萬(wàn)噸組合重載列車，使大秦鐵路運(yùn)輸量成倍增長(zhǎng)，極大的提高了鐵路的運(yùn)輸效率。
目前，共有超過(guò)百臺(tái)和諧2型電力機(jī)車在大秦線參與萬(wàn)噸貨物的運(yùn)輸工作。和諧2型機(jī)車牽引性能穩(wěn)定，制動(dòng)性能優(yōu)良，展示了該機(jī)車重載牽引的一流技術(shù)，而這一切的成就與其背后的基礎(chǔ)裝備的支持密不可分。
大同機(jī)車技術(shù)中心工藝開(kāi)發(fā)部產(chǎn)品主任龐爾勝認(rèn)為，裝備對(duì)機(jī)車制造水平起到?jīng)Q定性的作用，直接影響制造質(zhì)量。這里所說(shuō)的裝備，一方面指各種類型的機(jī)床設(shè)備，另一方面則指加工過(guò)程中涉及的各種刀具產(chǎn)品。而對(duì)于機(jī)車車輛的零部件來(lái)說(shuō)，刀具的正確選用和使用有時(shí)顯得更為關(guān)鍵，其質(zhì)量、加工效率經(jīng)常成為制約零部件加工品質(zhì)和交貨周期的首要因素。
拿板材備料加工來(lái)說(shuō)，板材備料包括車體、構(gòu)架、電氣屏柜等，其中車體的鋼板需要使用到坡口銑刀，用于鋼板邊緣的斜面銑削，精度要求是Ra12.5。“鋼板的斜面加工主要是用于后續(xù)的焊接工序，所以對(duì)精度的要求并不高，但是對(duì)刀片的耐用度卻有著很嚴(yán)格的要求。”龐主任介紹說(shuō)，“鋼板的連續(xù)加工長(zhǎng)度有時(shí)能達(dá)到14m，加工過(guò)程中不能換刀，所以對(duì)刀片的耐用度有著很高的要求。”而且，大同機(jī)車一年機(jī)車的產(chǎn)量在300臺(tái)左右，就是600節(jié)車廂，加工任務(wù)重，對(duì)加工效率的要求非常高。
2006年，大同機(jī)車結(jié)識(shí)了瓦爾特，瓦爾特為其提供了三款非標(biāo)刀具產(chǎn)品，分別為F-2001-700346、F-2001-700348和F-2001-700331，刀片為ADKT16 0408。恰逢與法國(guó)阿爾斯通公司合作的初期，瓦爾特刀具快速的實(shí)現(xiàn)了大同機(jī)車板材備料的加工任務(wù)，對(duì)和諧2型電力機(jī)車的順利交付起到了決定性的作用，這些產(chǎn)品至今仍在大同機(jī)車的加工車間中服役著。而這僅是雙方合作的開(kāi)始，2009年，大同機(jī)車再次就轉(zhuǎn)向架中部分零部件的加工與瓦爾特達(dá)成合作，自此，瓦爾特加工優(yōu)勢(shì)得以在大同機(jī)車的加工中全面展現(xiàn)。
壽命、精度、效率并重
轉(zhuǎn)向架是機(jī)車車輛走行部的關(guān)鍵零部件，它直接承載車體自重和載重，具有轉(zhuǎn)向作用，并保證機(jī)車車輛在軌道上安全平穩(wěn)地運(yùn)行。組成轉(zhuǎn)向架的零部件有輪對(duì)、軸箱裝置、彈簧懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、構(gòu)架、搖枕等。此外，機(jī)車轉(zhuǎn)向架還起驅(qū)動(dòng)作用，在動(dòng)車的轉(zhuǎn)向架上還有驅(qū)動(dòng)裝置，如兩系彈簧懸掛裝置等。
和諧2型機(jī)車采用的是電力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向架，由裝在轉(zhuǎn)向架上的牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒輪箱產(chǎn)生扭矩使輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的輪對(duì)通過(guò)輪軌間的粘著作用產(chǎn)生機(jī)車牽引力，機(jī)車牽引力經(jīng)過(guò)軸箱裝置傳給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，再經(jīng)牽引裝置傳給車體，而后再經(jīng)車鉤緩沖裝置實(shí)現(xiàn)列車牽引。軸箱裝置與一系懸掛連接，其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)車走行質(zhì)量、能源消耗和零部件壽命有直接影響。大同機(jī)車一年要制造1440多個(gè)轉(zhuǎn)向架，一個(gè)轉(zhuǎn)向架上有4個(gè)軸箱體，共生產(chǎn)軸箱體約5760個(gè)，因此，軸箱體的加工效率成為了挑戰(zhàn)大同機(jī)車加工能力的關(guān)鍵問(wèn)題。
據(jù)大同機(jī)車機(jī)械加工一車間技術(shù)主管胡智鵬先生介紹，2010年開(kāi)始，大同機(jī)車開(kāi)始進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化，自行生產(chǎn)制造機(jī)車轉(zhuǎn)向架，那么作為轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，軸箱體的加工成為重中之重。“尤其是對(duì)于刀具的要求比以往更高，經(jīng)過(guò)比較和多次的篩選，我們使用了瓦爾特的仿形立銑刀和絲錐產(chǎn)品。”大同機(jī)車主要使用瓦爾特的刀具進(jìn)行軸箱體兩個(gè)部位的加工，分別是一個(gè)尺寸為R10圓弧角和軸箱體上側(cè)面孔的加工。
在銑圓弧角的加工中，使用的是瓦爾特F2231仿形銑刀，加工部位是正反兩個(gè)圓弧。據(jù)瓦爾特交通行業(yè)專家刑勝華介紹，該款刀具可同時(shí)裝夾2片圓刀片或者將圓刀片和方刀片進(jìn)行組合裝夾，可使用多種刀柄夾持，如莫式錐柄或螺紋連接系統(tǒng)。該刀具主要用于各種行業(yè)中復(fù)雜形狀的加工，在仿形加工時(shí)，穩(wěn)定安全并且精度很高。現(xiàn)在F2231已可配合使用瓦爾特PVD系列老虎（Tiger.tec）刀片和銀虎刀片（Tiger.tec Silver），從而使加工更加高效、加工質(zhì)量更加出色。
給胡工留下印象最為深刻的還要說(shuō)是瓦爾特絲錐的高耐用度，在軸箱體零件的兩個(gè)側(cè)面上，分別有6個(gè)大小為M20，精度等級(jí)為6H，加工深度為45mm的孔。“對(duì)它們的加工要求首先是刀具的加工精度，其次是刀具的使用壽命。”胡工很明確的指出，“而對(duì)于瓦爾特的刀具產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，最打動(dòng)我們的還是超長(zhǎng)的刀具使用壽命。”在與瓦爾特合作之前，所有的加工刀具都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，那就是刀具崩刃，這個(gè)問(wèn)題在大批量加工任務(wù)中是致命的，但是瓦爾特絲錐的加入，為大同機(jī)車解決了燃眉之急。據(jù)胡工介紹，現(xiàn)在加工車間一天僅適用瓦爾特的一根絲錐，就可以完成8個(gè)軸箱體的孔加工，而且不會(huì)出現(xiàn)中途崩刃的現(xiàn)象。一個(gè)軸箱體上共有12個(gè)孔，這樣算下來(lái)，一天一根絲錐可以完成100個(gè)左右螺紋孔的加工。效率十分驚人！
走向高端制造
大同機(jī)車的軸箱體材料為鑄鋼件，目前，大同機(jī)車正在研發(fā)新的齒輪箱產(chǎn)品，鑒于之前與瓦爾特的成功合作，大同機(jī)車在新齒輪箱產(chǎn)品的試制過(guò)程中仍然沿用了瓦爾特的產(chǎn)品。“新齒輪箱材料為鑄鐵件，用于我公司新設(shè)計(jì)車型30噸大軸重電力機(jī)車。2013年10月份我車間對(duì)齒輪箱進(jìn)行試制加工。”胡工介紹說(shuō)，“新產(chǎn)品有深孔加工的要求，在試制過(guò)程中，我們選用了瓦爾特的兩把加長(zhǎng)鉆頭，直徑分別為11mm和12mm用于回油孔的加工。兩種孔深度在160mm左右，屬于深孔加工，對(duì)于刀具排出鐵銷的能力有所要求，孔的大小和位置度公差為0.5mm。”
齒輪箱里面要裝齒輪油，所以各個(gè)面的配合需要非常高的精度，要保證齒輪箱的密封性。其中使用瓦爾特刀具產(chǎn)品進(jìn)行加工的面的粗糙度為Ra3.2，深孔的粗糙度為Ra1.6。目前的試驗(yàn)結(jié)果表明，瓦爾特的產(chǎn)品可以充分滿足需求。但高品質(zhì)的產(chǎn)品只是體現(xiàn)瓦爾特技術(shù)能力的一個(gè)方面，“在新品試制過(guò)程中，瓦爾特也參與制定了一些工藝規(guī)劃，包括采用何種加工工藝，可以讓效率達(dá)到最大化的同時(shí)，刀具的使用壽命也達(dá)到最高，等等。”胡工深有體會(huì)的說(shuō)道。
目前，大同機(jī)車負(fù)責(zé)全國(guó)所有和諧2型機(jī)車的生產(chǎn)制造，其中包括D2型、D2B型和D2C型，不僅如此，大同機(jī)車還在不斷對(duì)新型機(jī)車進(jìn)行研發(fā)和制造，不斷對(duì)現(xiàn)有加工工藝和流程進(jìn)行改善。這種研發(fā)熱情得益于基礎(chǔ)裝備的有力支持，在大同機(jī)車未來(lái)的發(fā)展里，相信必然會(huì)有更多高品質(zhì)產(chǎn)品與工藝的介入，而瓦爾特必然會(huì)是其中之一。
圖1.大同機(jī)車技術(shù)中心工藝開(kāi)發(fā)部產(chǎn)品主任龐爾勝先生
圖2.大同機(jī)車機(jī)械加工一車間技術(shù)主管胡智鵬先生展示使用瓦爾特刀具加工的軸箱體部件。
圖3.大同機(jī)車機(jī)械加工一車間技術(shù)主管鐘立藝先生展示裝備有瓦爾特刀具的刀庫(kù)。
圖4.作為轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，軸箱體的加工成為重中之重。
圖5.在銑圓弧角的加工中，使用的是瓦爾特F2231仿形銑刀，加工部位是正反兩個(gè)圓弧。
圖6.大同機(jī)車成立于1954年，已經(jīng)成為我國(guó)電力機(jī)車產(chǎn)品最為齊全的機(jī)車生產(chǎn)企業(yè)。
