摩擦制动是汽车制动的主要方式,摩擦式制动片的性能与结构直接影响制动器的性能,进而影响车辆的安全性。剪切强度是制动片最重要的性能之一,制动片设计人员不断寻找各种方法提高制动片的抗剪性能,如选用新型材料的粘结剂,以防止制动衬片脱落的事故发生,但效果并不尽如人意。国外提出了一种新的方法来提高制动片的剪切强度,即在制动片钢背上加工出数量众多的钩刺状凸起,钩刺可以大幅提高制动片钢背与制动衬片的接触面积,从而提高制动片的剪切强度。国内的制动片生产企业迫切的需要有种应对多品种、中小批量的生产设备来实现带钩刺状凸起钢背的加工。本文针对汽车行业的需求,研究用于加工钩刺状凸起的专用数控机床――制动片钢背数控铲钩机,使其经济而高效的应用于实际生产。本文通过对钩刺状凸起形成机理的分析,得出钩刺状凸起的形成主要依赖于刀具运动轨迹的结论。对铲钩机的总体布局进行了设计;对铲钩机的关键部分――刀具运动机构进行了设计;对当前数控技术的研究热点――开放式数控系统进行了研究,从硬件和软件两方面对铲钩机的数控系统进行了整体规划:硬件方面在对比了开放式数控系统的三种结构形式的基础上,采用了NC嵌入PC型结构,即“PC+运动控制卡”的形式;软件方面对铲钩机系统软件的特定功能进行了分析,介绍了数控系统软件的开发语言和开发环境。在对开放式数控系统研究的基础上,开发了铲钩机的数控系统软件。在研制的铲钩机上,以具体规格的制动片钢背为样品进行了实际加工试验。试验结果表明,铲钩机工作平稳可靠,操作简洁,能够按照预先设定的数控加工程序对各种形状的钢背进行加工,加工出的钩刺完全符合预期要求。铲钩机近期已经投入到企业的实际使用,在山东某汽车零部件制造有限公司的工业现场完成了数十万片制动片钢背的加工。用户对其合理的结构设计,稳定的生产性能、便捷的操作感到非常满意,产生了很好的经济效益和社会效益。在天津第十届国际摩擦密封材料技术交流暨产品展示会上展出时,得到了国内外业界同行的认可和好评。铲钩机的研制对改善汽车制动片的性能、提高汽车驾驶的安全性方面具有重要意义。铲钩机作为我国首台自主研制的在制动片钢背上加工出钩刺状凸起的生产设备,填补了国内空白,具有很好的推广应用前景。