編寫:Helmut Damm

對于機床制造商來說,汽車行業是最具挑戰性的領域。汽車工業在生產質量、節拍時間、單件成本、年產量、程序及設備可用性等方面都提出了極高的要求。在遵守認證規定、企業標準以及供應商章程的前提下,最大投資總額與售后服務也面臨著持續增加的挑戰和壓力。新車型日益縮短的市場投放周期對于機床產品的不斷精調起到直接影響,該影響體現在工藝設計和機床配置雙方面。倘若成功入市,國際聲譽和大量項目訂單便會接踵而來。而想要與汽車制造商做生意,必須做到的一點就是靈活,而且要非常靈活。

任意操作分支工序,生產多種類型傳動軸

盡管有如此繁多的框架條件,位于諾德拉赫的磨削設備制造商勇克集團卻成功地成為汽車制造商多年來的技術合作伙伴。潛在技術合作伙伴的生產要求包括,對兩種表面硬化鋼質的傳動軸整體磨削(驅動軸和輸出軸)。磨削方式包括切入式磨削、端面磨削及所有外圓磨削。也就是說,對整個外形輪廓進行磨削。

當配合公差約為10ìm時,機器能力指數(cmk)應在1.67至2.0之間。勇克機床擁有完整的一體化過程測量系統以及閉環控制回路,因此上述要求對于勇克來說并不成問題,因為這是勇克機床的標準。此外,機械制造商必須適應委托商提供的配有單一工件托架和RFID 識別工件芯片的工件物流傳送帶,以保證在機床內和工件托架之間的自動工件上下料。“HMI pro” 軟件由控制裝置制造商西門子設置,客戶也為生產人員建立了統一的操作界面。

機床使用商進行變速箱生產所追尋的目標是,基于中央傳送帶對每道分支工序(車削、銑、磨削等)以任意順序進行靈活操作,從而使小批量或者單件產品實現必要的磨削操作及磨削參數更改。理論上來說,最小批量值為1。

優質高效磨削:左圖是在EJ50 設備上使用電鍍砂輪組進行的直切入磨削,右圖是在EJ50 設備上使用陶瓷結合劑CBN砂輪組進行的無痕成型磨削。

系列生產

勝過成套加工

勇克專家必須把進一步的基本條件計算在內:根據原計劃年產量、實際應用的生產班次以及機床可利用率統計,計算出包括上下料時間在內的磨削工序的目標節拍時間。勇克集團汽車分部項目負責人在提到上次成功的方案時評價說:“憑借在CBN 磨削技術高效磨削領域的豐富經驗,勇克曾提出整體加工的解決方案。但是這套方案并不能幫助我們實現目標,因為隨之而來的是設備投資總額的大幅增加。相比較而言,將切入式磨削與端面磨削分開,而后再進行全部外形輪廓磨削會節省更多的費用。通過對驅動軸進行一系列測試,我們確定該方案可以保證產品質量,生產過程也相當穩定。”

針對年產能為400 000根的傳動軸第一擴產階段,客戶采用了勇克兩條獨立生產線方案:一條生產兩種驅動軸的加工線(手動變速器和自動變速箱)由兩臺“Jumat5000/50s“ CBN 外圓磨床進行切入磨削,三臺“Quickpoint 3000/60“HSG 外圓磨床(參見圖三)進行外形輪廓磨削。另一條生產兩種輸出軸的加工線由三臺“EJ50“直切入外圓磨床構成,其中一臺磨床進行切入加工,另外兩臺磨進行無痕外形輪廓磨削。

該項目證明,在現有合作伙伴關系和成本控制原則的框架內,可以把原始設備供應商(OEM)轉變為技術供應商。勇克某項目負責人曾說:“為了使只有一個砂輪頭架的EJ50 磨床能夠加工兩種不同長度的輸出軸,勇克在進行產品設計時,已按照該項目的兩種主軸類型對切削方式進行了相應的設計調整,這樣就可以用同一砂輪組進行加工,而借助集成的軸向定位裝置可以將該砂輪組調節至正確位置。Jumat 和Quickpoint 磨床因為擁有B 軸,則可以借助旋轉工件一周對兩組不同的砂輪進行方便快速的定位。”

借助芯片進行快速工件上下料和物流控制

為了實現較短的節拍時間,一方面必須借助高效磨削工藝得以實現。切削工藝由無須修整的電鍍砂輪進行,輪廓加工則借助在機床內修整過后的陶瓷結合劑CBN 砂輪完成。另一方面,工件換裝時間必須包含在節拍時間之內,勇克內置上料機械手方案的優勢在這里就彰顯出來了。當外置上料機械手必須等待磨削過程結束,直至上料窗可以打開時,內置上下料機械手已經使用W 型夾爪將下一個工件送至主軸附近。由于機床具有極高的剛性,上下料機械手并不會對磨削過程產生任何影響。而內置在線測量可以保證產品質量并提高工藝安全。

除了機床的使用率,機床換裝頻率和所需時間也是影響年產量的因素之一。在切入式磨削情況下,砂輪使用壽命接近于20000 根傳動軸,這樣的話一年只要更換兩至三次砂輪組,借助機床上的換裝輔助裝置可以使換裝所需時間縮減至30-60 分鐘。為了盡量排除對最大柔性生產理念<

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