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德国Index八轴车床无可比拟的技术体验
中国压铸网讯：德国Index八轴无可比拟的技术体验　　Index最新技术产品——CNC数控八轴机床。两个附加轴可以在同一个工作区域增加更多，从而使生产那些越来越复杂的零部件变得更加高效，更加灵活。　　在危机中诞生的创新力和生命力　　坐落于Esslingen的Index-Werke公司总是在危机中诞生出强大的生命力和创新力。我们可以从公司生产的CNC数控、CNC数控车铣复合和CNC数控多主轴车床在历届EMO众多新机械设计方案中向外界展示的巨大能量看出其发展潜力。　　Index-Werke公司负责人Reiner Hammerl说道：“去年年底我们战胜了经济危机。而且，在经济危机期间还有目标的进行了投资，比如对大型零部件生产的投资。依靠短时，我们留住了大部分经验丰富、态度积极的员工，从而使我们能够缩短生产时间，公司也得以继续发展。EMO展上我们推出了新开发的R300、TNL32，当然还有我们的八轴机床MS22C-8。我们用最新技术的机械设备为我们的客户在来年取得成功提供保障。” 　　图1： 机械制造中的美学：CNC数控多主轴MS22C-8的主轴滚筒、滑动座架和同步主轴。该车床在高复杂度零部件生产方面(截至目前与六主轴车床匹配)为原本已经很快的多主轴加工开辟了新的可能性。　　从六到八的进步　　将现有的CNC数控六轴扩展到八轴的决定来源于客户的需求。多主轴技术Bernd Reutter说：“现在市场的趋势是生产越来越小、越来越复杂的零部件，而且一定程度上还要适用于小批量生产。借助MS22C-8，我们在这三个方向都做到了当前技术状态的极致”。　　MS22C-8机床的特点包括：棒料直径扩展至24毫米，两个附加主轴，每个可以比现在多安装四个刀架，该结构也可以作为复合四轴，用于简单零部件双倍产出，背面加工的最多为12个，最后也可以在工作区域内与集成装载卸载系统结合使用。依靠相适应的技术和优越的装配性、操作性，这种机床实现了高度灵活性。　　该设备的新亮点在于主轴滚筒和主轴轴承的流体冷却。对此，Reuttler说：“由于我们要将众多功能集合在一个小空间内，因此气冷无法满足生产需求。” 经流体冷却的主轴滚筒——该技术从前年开始就已成功应用在了MS40上——将主轴支架的加热程度降到了最低。　　MS22C-8机床规格比MS22C-6稍微大一些。六轴主要的核心部件在经过部分更改之后被继承了下来，包括主轴、十字滑台和同步主轴。“这能减少机械风险，并能确保通用件的使用比例。”Hammerl如是说道。　　质量轻巧的静压十字滑台与集成的伺服电机凭借其较小的惯性力矩和由此产生的较高的动力，获得了出色的加速度。送料轴(Z轴)的静压滑轨的优点就在于其减震性，它能小心地避免通过主轴箱将工作震动转递给相邻的滑动座架，即使是在八个轴同时进行最不相同的加工作业时也是如此。一个主轴在进行强力粗加工时，不会对其他正在进行精细加工的主轴所呈现出来的表面质量产生影响。此外静压支承也不会出现磨损现象——既不会磨损也不会有滞滑现象。　　舒适、灵活、安全：Index操作台是对已经经过实践验证的Index多主轴操作台的持续拓展。　　该新型还可以根据其装配不同改装为三种不同结构。其Michael Czudaj说：“MS22C-8可以当作带有一个旋转同步主轴的八轴车床使用，也可以当作复合四轴车床或带有复合背面加工功能的设备使用。客户在购买时不需要决定到底需要哪种结构，完全可以根据需求添加十字滑台和旋转同步主轴，改造成自己需要的结构。”　　八轴不仅仅能在棒料加工上展现其高效率。Michael Czudaj说：“该设备也可以作为锻制件、深冲件、棒料段或精加工的操作设备使用。毛坯件送料时大部分是单面加工，不需要同步主轴。因此可以从前面通过一个旋转板自动装配一个外部装载系统和一个集成的。”对于操作人而言，前开式的构造让他们在设置和装配设备时可自由进入设备。此外废屑也可以自由向后掉落到废屑槽中。　　八轴在设备上还带有一个外部堆叠装置的搬运装置——可以根据需求对输送出来的工件进行连续测量，及时反馈信息，以便在需要时自动修改工作参数。　　新型控制架构　　从控制方面看，对于大部分新开发的设备都是必不可少的。Bernd Reuttler说：“我们竭尽所能消除人们在与这个第一眼看上去非常复杂的‘多主轴’接触时产生的恐惧感。以前接触过NC的人，经过几周的培训就可以毫无问题地为多主轴车床预编程。它与单轴车床的最大不同在于，不再是向工件移动，而是工件向刀具移动。每个滑动座架都可以单独设置。”　　滚筒驱动器也进行了改造。滚筒驱动器被集成在支承壁上，既能用于驱动主轴滚筒，又能用于驱动棒料补给，省去一个驱动器的同时，也节省了空间。同样对于更高能源效率的贡献和质量优化零部件，通过可反馈启动器回收能源，在自由选择时间(待机模式下)切断能耗密集型装置的电力供应。最后冷却设计方案能够确保主轴、液压、电器柜持续冷却，热量通过一个‘接水口’被输送出去，用于新的用途。　　该设备对于用户的另一个好处是：所有标准架和刀具架系统接口都可以配备相应的适配器继续使用(Capto,HSK, VDI, Index系统)。在标准结构中可供使用的刀具达到27种，其中16个可同时使用，拥有上的所有技术。Bernd Reuttler介绍说：“我们精通车削、钻孔、铣削、多边车削、齿床切削、滚铣、钻深孔和冲击。如果装配了Y轴，那么我们还擅长偏心横孔、横向铣削以及横孔的椭圆除毛刺。”　　灵活性，同样适用小批量　　该新型CNC数控八轴MS22C-8的应用范围遍布各个行业——从汽车制造业到医药技术业。这里有趣的是，小批量生产同样具有经济性。公司总裁Reiner Hammerl说：“对于任何希望进一步提升常规复杂度的零件生产效率的行业来说，我们的新型八轴车床都是首选。不仅如此，可供使用的主轴又增加了两个，也就是增加了四个，因此我们的车床也可以完整加工复杂性更高的工件。可以说，无论是在创新性还是在技术的先进性方面，Index凭借该设备的完美技术以及在多主轴车床领域的多年经验，都为零部件市场向更高更远发展搭起了一座技术的桥梁。
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和谐2型电力机车
HXD2型“和谐”电力机车是的车型之一，由阿尔斯通交通运输股份有限公司和大同电力机车有限责任公司联合研制，是在阿尔斯通“”机车技术平台上，以法国国铁为原型车，开发研制的干线货运用八轴大功率交流传动电力机车，最大功率为10000千瓦，最高运行速度为120公里/小时。[1]
和谐2型电力机车发展历史
和谐2型电力机车背景
自2003年出任部长后，提出并实施铁路“跨越式发展”，以尽快缩小在铁路机车车辆装备上与国际先进水平的差距。2003年11月，中国铁道部与中国南车、北车集团及其重点企业共同制定了《加快铁路机车车辆装备现代化实施纲要》，并选择了6家机车制造企业作为引进先进技术和自主创新依托的主体。2004年1月，中国国务院常务会议通过了《中长期铁路网规划》；2004年4月，国务院常务会议研究通过的铁路机车车辆装备现代化实施方案明确指出，“加快我国铁路运输装备现代化，要按照引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌的总体要求，力争在较短时间内，使我国机车车辆生产能力达到世界先进水平”。根据国务院确立的上述方针，与铁道部于2004年7月联合下达了《大功率交流传动电力机车技术引进与国产化实施方案》，正式开始了新型交流传动电力机车的采购过程。[2]
和谐2型电力机车引进
在此期间，大同电力机车有限公司于2003年被中国铁道部列为铁路装备行业技术引进重点扶持的六强企业之一，从2003年5月底开始，大同电力机车公司开始与在轨道交通领域著名的进行广泛接触和交流，在先进技术转让、合作生产等方面达成共识，形成了合作意向。2004年1月，访问法国，和在签署了《》[3]
，决定建立中法全面战略伙伴关系，并加强双边经贸往来和合作，为配合伙伴关系发展进行的不同方面的技术转让。日，出访法国，会见了拉法兰，在巴黎总理府签署了9项经济合作协议，其中包括了大同电力机车公司与阿尔斯通公司签署的《大功率交流传动电力机车技术转让及合作生产意向书》。
2004年10月，中国铁道部为煤运专线招标采购大功率电力机车[4]
，大同电力机车公司作为主投标方，与转让先进技术并提供相关支持的阿尔斯通公司，共取得180台大功率交流传动货运电力机车订单。日，大同电力机车公司和阿尔斯通公司在与铁道部正式签定大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目合同，合同总价值为72.5亿元人民币，其中中方为35亿元人民币[5]
，法方约为3.8亿欧元[6]
和谐2型电力机车研制
根据合同规定，这批机车由阿尔斯通公司与大同电力机车公司合作研发，在2006年11月至2008年9月期间交付使用；其中，首批12台机车（）由阿尔斯通公司位于的工厂制造，并整车进口；阿尔斯通公司向中方进行相关的技术转让，而位于、、、的其它工厂将参与提供转向架和牵引电器设备等部件。第二批36台机车（）为进口散件国内组装，由大同电力机车公司负责总体组装；其余132台（）均为国产化机车。新机车是在阿尔斯通“”机车技术平台上，以法国国铁为原型车，开发研制的干线货运用八轴大功率交流传动电力机车。机车由两节完全相同四轴机车连挂而成，采用交—直—交流电传动、“ONIX”水冷轴控牵引变流器、“Agate”微机网络控制系统，额定功率为9600千瓦，最高运行速度为120公里/小时，并设有“Locotrol”远程重联控制系统，适合于多机分布式重载单元列车牵引。机车轴重按25吨设计，可通过卸除车内配重压铁实现轴重23吨的转换。[7]
合同签订后，大同电力机车公司于2005年3月组成工艺代表团，赴法国阿尔斯通公司进行考察，并借鉴国外先进的制造技术，制订了技术改造方案。2005年5月至6月，阿尔斯通公司对大同电力机车公司进行了两次全面的工业化评估。日，中国北车集团批复了大同电力机车公司的大功率机车技术改造可行性研究报告。2006年8月，在贝尔福工厂举行的中法第三次联合设计会议通过了机车所有设计图样和技术文件，完成了机车的全部设计工作，开始进入试制阶段。
2006年，铁道部批准将新机车被定型为DJ4型，编号为6001起排序；此外，由及合作研发9600千瓦八轴货运电力机车同样被定型为DJ4型，编号为0001起排序。同年12月底，铁道部决定新型大功率交流传动电力机车系列均命名为“和谐型”，阿尔斯通和大同电力机车生产的DJ4型6000系电力机车更名为HXD2型，其中“HX”是“和谐”的首字母缩写、“D”代表电力机车、“2”代表大同电力机车的生产厂商代号，通称为“和谐”2型电力机车；而西门子和株洲电力机车生产的DJ4型电力机车则更名为HXD1型。
2006年9月，首台HXD2型电力机车在法国贝尔福工厂完成组装，同年11月底完成机车例行试验；日，该台机车装船离开法国；于日运抵中国。[8]
2007年2月起，首台HXD2型机车在北京环形铁道试验基地进行了型式试验，此后又先后在、进行了综合性能试验和重载列车牵引试验[9]
。日，首台国内组装HXD2型机车在大同电力机车下线。至2008年12月，全部180台HXD2型机车交付完毕。
和谐2型电力机车运用
在牵引煤炭列车的HXD2型机车
日，HXD2型机车开始投入大秦铁路运用，机车配属湖东机务段，初期主要用于单机牵引1万吨煤炭列车。2008年1月，为了验证HXD2型机车在大秦线牵引2万吨组合列车的运行安全性，铁道部与太原铁路局于日至15日，进行了HXD2型电力机车牵引2万吨重载组合列车静态试验；同年16日又完成了2万吨重载组合列车牵引试验，包括牵引性能测试、制动性能测试、机车动应力测试、牵引供电监测等项目。截至日，已有42台HXD2型机车交付太原铁路局，其中36台已上线运行。
在和谐型大功率电力机车投入使用以前，大秦线2万吨煤炭组合列车使用4台牵引，采用“1+2+1”的方式运行，4台机车采用基于的“Locotrol”机车同步操控系统实现同步操纵。HXD1、HXD2型大功率交流传动电力机车投入到大秦线作为2万吨重载列车的牵引动力后，只需2台就可以满足一列2万吨组合列车的牵引要求，采用“1+1”的方式运行。HXD1、HXD2型电力机车投入大秦线运用初期，由于不同机型的控制系统不同，每一列2万吨组合列车只能由两台同一种型号的机车进行牵引，对列车编组造成较大的局限性。为了提高大秦线的机车运用灵活性和运输效率，太原铁路局其后对HXD1、HXD2型机车进行了互联互通模式的改进，实现多种机型混合牵引，方便行车调度指挥。2009年10月，HXD1、HXD2型机车混合牵引的2万吨和1.5万吨组合列车试验成功；2010年1月，两种机型混合牵引的2万吨组合列车在大秦线开行。然而，铁路部门通过试验和实际使用发现，当HXD2型机车作为位于2万吨组合列车中部的从控机车时，部分安全指标有机会超出规定要求，尤其偏转角和轮轴横向力均超出控制限度，并数次发生列车运行时中部从控机车脱轨的事故，主要原因是HXD2型机车车钩承受纵向制动压力时倾倒失稳。因此，在车钩稳钩性能问题获得完全解决前，在HXD1、HXD2型电力机车混合牵引的2万吨组合列车中，HXD2型机车目前不作为从控机车。
2009年5月，至区段完成电气化改造工程，湖东机务段HXD1、HXD2型电力机车交路也延伸至包头，单机担当包头西至间的1万吨、5000吨煤炭列车的牵引任务，由太原铁路局、机车乘务员实行跨局轮乘，其中万吨级组合列车在呼和浩特西至集宁南间需要加挂一台包头西机务段的韶山4型电力机车作为补机。
和谐2型电力机车改进
神华集团机车
主营煤炭开采、运输的中国中央企业拥有、、（含）、、宁东铁路五条自营煤运铁路，铁路运营里程约1600公里。在任中国铁道部部长时期，因神华集团所投资的自营铁路并非由中国铁道部控股，刘志军不满神华集团打破了铁路“全路一盘棋”的局面，因此神华集团在机车车辆采购上一直受到来自铁道部的种种限制，引进大功率交流传动电力机车的计划迟迟未能实现，而仅被批准采购韶山4B型直流传动电力机车。2011年初，接替被免职的刘志军出任铁道部部长后，拟加快转换铁路经营机制，开始将设备采购、招投标的权力下放给了企业。随着神华集团与铁道部之间的沟通获得改善，神华集团开始大力投资铁路业务。2011年初，大同电力机车公司与神华集团签订了《神朔铁路设备和谐2型电力机车采购合同》[10]
。日，中国北车集团与神华集团又签署了战略合作框架协议，中国北车集团将根据神华集团的需要，共同研制大功率交流传动机车和大轴重货车。
在HXD2型电力机车技术平台的基础上，大同电力机车公司为神华集团研制了新型9600千瓦的双节八轴电力机车，机车编号由7001起排序。新机车改为采用牵引变流系统（由江苏常牵庞巴迪公司提供）、“MITRAC”微机控制系统和DK-2型制动系统。首台神华集团HXD2型电力机车（7001）于2011年12月底完成落车。日，大同电力机车公司向神华集团交付了首2台机车；同年6月26日在开始投入试运行。[11]
深度国产化机车
HXD2-1076单机通过
根据铁道部的要求，大同电力机车有限公司在HXD2型电力机车基础上，研制了“深度国产化”的HXD2型电力机车，机车编号由1001起排序。机车采用中国北车集团自主开发的牵引传动系统和微机控制系统，替代了过往使用的国外进口产品，有效降低了机车生产成本；司机室外观也有所改变，并能够满足机车在长交路运营中实行双司机同时值乘的需要。首台深度国产化HXD2型电力机车于日在大同下线[12]
。日至11月27日，HXD2-1001号机车在中国铁道科学研究院的环形铁道试验基地完成为期两个月的整车型式试验。同年12月，该台机车在呼和浩特铁路局包头西机务段开始10万公里运用考核。在运用考核中，机车在大包铁路线往返牵引重载列车运行，经受住了连续的长大坡道及沙尘、强降雪、冻雨等恶劣气候的考验。日，深度国产化HXD2型电力机车通过技术审查[13]
和谐2型电力机车技术特点
和谐2型电力机车总体布置
HXD2型电力机车是双节的八轴大功率干线货运用电力机车，由两节完全相同的单端司机室四轴机车通过内重联环节连挂成八轴机车，成为一完整系统。司机可在任何一端司机室对两节机车进行控制，两节机车之间并设有中间走廊连通，车顶设有25千伏高压连接线。机车车体采用框架式整体承载全钢箱型壳体焊接结构，车体侧墙采用波纹钢板，并设有宽度为787毫米的维修门。司机室采用框架式焊接钢结构，前窗采用一整体电热玻璃，为司乘人员提供了良好的视角，并满足机车在寒冷季节使用的需要。车内设备采用模块化结构、两侧屏柜化布置，设中间贯通走廊。每节机车后部均设置一个生活间，设有、、、饮水设备、水冲式整体卫生间等生活设施。每节机车车顶设有一台DSA-200型；其他车顶外置设备包括真空、接地开关、、高压连接器等高压设备。机车采用独立通风方式，从侧墙过滤窗和车顶百叶窗吸入冷风，向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车轴式为2×（Bo-Bo），最大功率为10000千瓦；机车标准轴重为23吨，并可以通过增加压铁提高到25吨。空气制动系统采用法维莱公司（Faiveley）的“Eurotrol”微机控制电空制动机，具有空电联合制动、阶段缓解、断钩保护、备用制动等功能。[14]
和谐2型电力机车电气系统
HXD2型电力机车是交—直—交流电传动的单相工频交流电力机车，每节四轴机车的主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。导线上的25千伏单相工频电流，经受电弓、主断路器进入机车后再输入主，交流电经过主变压器的4个牵引绕组降压后，分别向4组相同而独立的主变流器供电，每组主变流器向一台异步牵引电动机供电，实现机车的轴控驱动，使牵引电动机产生，将电能转变为，经过的传递驱动轮对。
主变压器采用了瑞士ABB公司的技术，为卧式悬挂结构单相变压器，吊装于车底中部。主变流器是基于阿尔斯通公司“Prima”机车技术平台的“ONIX”变流系统，每组主变流器由一个四象限脉冲整流器、一个中间直流环节、一个逆变器组成，功率控制模块采用水冷变流模块（A），中间直流电压为1800伏特。采用由永济电机公司国产化的YJ90A型牵引电动机（阿尔斯通公司原型号为6 FRA 4567 B型），该型电动机为六极三相鼠笼式牵引电动机，定子采用全叠片无机壳结构以减轻重量和改善散热，额定功率为1275千瓦，冷却方式为强迫通风，采用磁场定向直接转矩控制。
和谐2型电力机车控制系统
HXD2型电力机车采用了阿尔斯通公司开发的“Agate”微机网络控制系统，该系统是基于WorldFIP网络通信总线，网络架构分为FIP车辆网络（FIPV）和FIP列车网络（FIPT）两级，其中FIPV负责每节机车内部各设备的信息交换，而FIPT用于两节机车之间或两组重联机车之间的通信；控制系统具有全面的机车控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。
和谐2型电力机车转向架
每节机车装用两台二轴，是在“Prima”系列货运电力机车的转向架基础上改进设计。转向架构架采用钢板焊接结构的“日”字型构架，轮对轴箱采用拉杆定位。一系悬挂采用轴箱两侧螺旋弹簧配垂向油压减震器；二系悬挂为高挠螺旋圆弹簧配垂向、横向油压减振器。或制动力通过中间低位推挽式斜拉杆牵引装置传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴式半悬挂、单边刚性直齿传动。基础制动装置为单侧双闸瓦单元，并带有闸瓦间隙调节器；其中一组制动单元具有停放制动功能。[15]
和谐2型电力机车重大事故
日凌晨，两台HXD2型机车牵引一列2万吨煤炭组合列车，编组为204辆C80型敞车，运行至大秦铁路迁西站（迁西县翻鞍寨村）时列车脱轨，位于列车中部的HXD2型0175号机车颠覆，后送返大同电力机车公司大修。[16]
． Alstom．[引用日期]
．中国网．[引用日期]
．新华网．[引用日期]
．神华招标网．[引用日期]
．山西日报．[引用日期]
．中国经济时报．[引用日期]
．新华网．[引用日期]
．中国政府网．[引用日期]
．人民网．[引用日期]
．新浪财经．[引用日期]
．新华网．[引用日期]
．国资委．[引用日期]
．中国政府网．[引用日期]
．山西日报．[引用日期]
罗世辉、封全保、杨俊杰. 承受纵向压力时HXD2型重载机车动力学问题研究. 《铁道机车车辆》 (北京: 中国铁道科学研究院机车车辆研究所). : 145–148. ISSN .
．燕赵都市网．[引用日期]