大秦鐵路是中國第一條以開行重載單元式列車為主的雙線電氣化鐵路,是我國西煤東運的重要煤運通道。2009年，一場冰災(zāi)侵襲了我國沿海地區(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，這些問題給整個東部地區(qū)的生產(chǎn)和生活帶來了巨大影響，煤炭的供應(yīng)迫在眉睫。是一列長達5km的、一次性運煤量可達2萬噸的列車解決了這一問題，該列車僅由兩臺8軸機車驅(qū)動，震驚了當(dāng)時的中國鐵路行業(yè)，而這輛“超級”列車的制造者并非某家國外企業(yè)，而是中國北車集團大同電力機車有限責(zé)任公司(以下簡稱“大同機車”)。
大同機車作為成立于1954年的老牌國企，已經(jīng)成為我國電力機車產(chǎn)品最為齊全的機車生產(chǎn)企業(yè)，不僅擁有國家級企業(yè)技術(shù)中心，還在北京市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)有研發(fā)基地。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，大同機車先后研發(fā)生產(chǎn)了14種型號的電力機車，產(chǎn)品覆蓋直流傳動和交流傳動兩大領(lǐng)域。其中，SS7C、SS7D、SS7E型機車是鐵路第三次、第四次、第五次大提速的主型機車。2007年至2009年期間，大同機車引進法國阿爾斯通公司技術(shù)，先后聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)的和諧2型(HXD2)及和諧2B型(HXD2B)大功率交流傳動電力機車，代表了國內(nèi)交流傳動電力機車的最高配置，是世界頂級的電力機車產(chǎn)品，達到了國際先進水平。
大同機車在引進消化吸收了法國阿爾斯通公司先進工藝制造技術(shù)的同時，搭建了8軸交流機車和6軸交流機車設(shè)計制造平臺，在制造手段方面重點投入了大量資金，進行了設(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制造管理理念，又先后實施了PDM、ERP、VPM系統(tǒng)以及CATIA三維設(shè)計軟件、板材自動排料及編程軟件、數(shù)控機床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)，堅持采用先進技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷進行工藝改進和開發(fā)，不斷向國際先進技術(shù)和管理體系靠攏。公司各型電力機車的工藝設(shè)計全部PDM系統(tǒng)中進行和管理;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。
經(jīng)過近幾年對設(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)計了各種工藝裝備，目前公司年產(chǎn)電力機車(以8軸雙節(jié)機車為例)能力達到500臺以上。
一流運輸需要一流裝備
當(dāng)年承擔(dān)大秦線2萬噸重載組合列車牽引運營任務(wù)的，就是大同機車和諧2型大功率電力機車，機車為8軸交流傳動，總功率達1萬千瓦，最高時速可達120公里，是當(dāng)時國內(nèi)功率最大的電力機車，代表著世界重載快速貨運領(lǐng)域的最高水平。
和諧2型電力機車2萬噸重載牽引采取“1+1”組合牽引模式，即由兩臺機車一前一中牽引210節(jié)車輛、2萬噸煤炭進行長達10余小時的一站直達運輸。和諧2型電力機車開行2萬噸組合重載列車，使大秦鐵路運輸量成倍增長，極大的提高了鐵路的運輸效率。
目前，共有超過百臺和諧2型電力機車在大秦線參與萬噸貨物的運輸工作。和諧2型機車牽引性能穩(wěn)定，制動性能優(yōu)良，展示了該機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。
大同機車技術(shù)中心工藝開發(fā)部產(chǎn)品主任龐爾勝認(rèn)為，裝備對機車制造水平起到?jīng)Q定性的作用，直接影響制造質(zhì)量。這里所說的裝備，一方面指各種類型的機床設(shè)備，另一方面則指加工過程中涉及的各種刀具產(chǎn)品。而對于機車車輛的零部件來說，刀具的正確選用和使用有時顯得更為關(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。
拿板材備料加工來說，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，所以對精度的要求并不高，但是對刀片的耐用度卻有著很嚴(yán)格的要求。”龐主任介紹說，“鋼板的連續(xù)加工長度有時能達到14m，加工過程中不能換刀，所以對刀片的耐用度有著很高的要求。”而且，大同機車一年機車的產(chǎn)量在300臺左右，就是600節(jié)車廂，加工任務(wù)重，對加工效率的要求非常高。
2006年，大同機車結(jié)識了瓦爾特，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。恰逢與法國阿爾斯通公司合作的初期，瓦爾特刀具快速的實現(xiàn)了大同機車板材備料的加工任務(wù)，對和諧2型電力機車的順利交付起到了決定性的作用，這些產(chǎn)品至今仍在大同機車的加工車間中服役著。而這僅是雙方合作的開始，2009年，大同機車再次就轉(zhuǎn)向架中部分零部件的加工與瓦爾特達成合作，自此，瓦爾特加工優(yōu)勢得以在大同機車的加工中全面展現(xiàn)。
壽命、精度、效率并重
轉(zhuǎn)向架是機車車輛走行部的關(guān)鍵零部件，它直接承載車體自重和載重，具有轉(zhuǎn)向作用，并保證機車車輛在軌道上安全平穩(wěn)地運行。組成轉(zhuǎn)向架的零部件有輪對、軸箱裝置、彈簧懸掛裝置、基礎(chǔ)制動裝置、構(gòu)架、搖枕等。此外，機車轉(zhuǎn)向架還起驅(qū)動作用，在動車的轉(zhuǎn)向架上還有驅(qū)動裝置，如兩系彈簧懸掛裝置等。
和諧2型機車采用的是電力驅(qū)動轉(zhuǎn)向架，由裝在轉(zhuǎn)向架上的牽引電動機通過傳動齒輪箱產(chǎn)生扭矩使輪對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的輪對通過輪軌間的粘著作用產(chǎn)生機車牽引力，機車牽引力經(jīng)過軸箱裝置傳給轉(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)對機車走行質(zhì)量、能源消耗和零部件壽命有直接影響。大同機車一年要制造1440多個轉(zhuǎn)向架，一個轉(zhuǎn)向架上有4個軸箱體，共生產(chǎn)軸箱體約5760個，因此，軸箱體的加工效率成為了挑戰(zhàn)大同機車加工能力的關(guān)鍵問題。
據(jù)大同機車機械加工一車間技術(shù)主管胡智鵬先生介紹，2010年開始，大同機車開始進行國產(chǎn)化，自行生產(chǎn)制造機車轉(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。“尤其是對于刀具的要求比以往更高，經(jīng)過比較和多次的篩選，我們使用了瓦爾特的仿形立銑刀和絲錐產(chǎn)品。”大同機車主要使用瓦爾特的刀具進行軸箱體兩個部位的加工，分別是一個尺寸為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，該款刀具可同時裝夾2片圓刀片或者將圓刀片和方刀片進行組合裝夾，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，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是瓦爾特絲錐的高耐用度，在軸箱體零件的兩個側(cè)面上，分別有6個大小為M20，精度等級為6H，加工深度為45mm的孔。“對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，“而對于瓦爾特的刀具產(chǎn)品來說，最打動我們的還是超長的刀具使用壽命。”在與瓦爾特合作之前，所有的加工刀具都會出現(xiàn)一個現(xiàn)象，那就是刀具崩刃，這個問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個軸箱體的孔加工，而且不會出現(xiàn)中途崩刃的現(xiàn)象。一個軸箱體上共有12個孔，這樣算下來，一天一根絲錐可以完成100個左右螺紋孔的加工。效率十分驚人!
走向高端制造
大同機車的軸箱體材料為鑄鋼件，目前，大同機車正在研發(fā)新的齒輪箱產(chǎn)品，鑒于之前與瓦爾特的成功合作，大同機車在新齒輪箱產(chǎn)品的試制過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)計車型30噸大軸重電力機車。2013年10月份我車間對齒輪箱進行試制加工。”胡工介紹說，“新產(chǎn)品有深孔加工的要求，在試制過程中，我們選用了瓦爾特的兩把加長鉆頭，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)能力的一個方面，“在新品試制過程中，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，可以讓效率達到最大化的同時，刀具的使用壽命也達到最高，等等。”胡工深有體會的說道。
目前，大同機車負(fù)責(zé)全國所有和諧2型機車的生產(chǎn)制造，其中包括D2型、D2B型和D2C型，不僅如此，大同機車還在不斷對新型機車進行研發(fā)和制造，不斷對現(xiàn)有加工工藝和流程進行改善。這種研發(fā)熱情得益于基礎(chǔ)裝備的有力支持，在大同機車未來的發(fā)展里，相信必然會有更多高品質(zhì)產(chǎn)品與工藝的介入，而瓦爾特必然會是其中之一。
大同機車技術(shù)中心工藝開發(fā)部產(chǎn)品主任龐爾勝先生
大同機車機械加工一車間技術(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。
大同機車機械加工一車間技術(shù)主管鐘立藝先生展示裝備有瓦爾特刀具的刀庫。
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。
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圓弧。
大同機車成立于1954年，已經(jīng)成為我國電力機車產(chǎn)品最為齊全的機車生產(chǎn)企業(yè)。