在ELC 250 DUO 激光焊接机上高效加工差动齿轮

国际金属加工网 2016年03月11日

由于混合动力、纯电动汽车或燃料电池驱动的不断发展,机动车性能的未来道路充满了令人兴奋的可能性。唯一可以肯定的是这样的发展前景充满了各种变化,而这一变化的发展未来需要各工业行业灵活的及时响应。除了这些重大发展,很多对新产品的成功至关重要的小的变化也不断地发生。因此无论采用哪种形式的能源作为驱动动力,像差速器这种传统零部件在未来将被继续生产制造。EMAG提供差速器的各种形式的加工解决方案。特别令人感兴趣的是以 EMAG 激光单元ELC 250 DUO 为基础的激光焊接系统,它将差速器壳体与环形齿轮焊接到一起。对传动零部件的优化制造主要有两个方面:一方面是对部件本身进行优化,例如在质量和重量方面,另一方面是对制造工艺进行改进,以减少零部件的加工成本。在这两种情况中,采用激光焊接技术,特别是采用 ELC 250 DUO 激光焊接机可以获得决定性的优势。

难题:将环形齿轮连接到差速器壳上

替换环形齿轮和差速器壳之间的“传统”的螺纹连接有两个关键的卖点是显而易见,即较低的重量和较低的成本:这两点足以唤起车轿驱动器制造的兴趣。对于汽车驱动装置来说,经过焊接的差速器节省的重量大约为0.6 至 1.2 kg 。当考虑到需要更加少量的材料并消除金属切削加工、装配工作以及必要的高强度螺栓时,成本节约就不言而喻了。

需要满足什么特殊要求呢?

开始时,涉及不同的金属材料。差速器壳是由铸造材料制成的,而环形齿轮是表面硬化钢。由于该材料的硬度,铸件焊接始终是一个关键的工艺过程,所以焊接工艺就必须适应每个特定部件的要求。不能提供一刀切的尺寸。另一个难题来自于差速器壳早期的装配工作。前面的制造步骤造成的污染物(油、装配油泥等)可能妨碍焊接,从而导致在焊缝出现裂纹。因此清洁焊接区域很有必要。这同样适用于环形齿轮,其通常事先涂抹磷酸盐涂层。这对焊接工艺造成很大麻烦,因此必须首先清理其焊接区域。

ELC 250 DUO - 是工艺过程的核心

EMAG Automation 已交付了20 多套系统,用于连接和激光焊接差速器,每套系统都与客户的自动化、灵活性、布局和工艺流程的具体要求完美匹配。每套系统的核心设备就是ELC 250 DUO 激光焊接机,同样是由EMAG Automation 研发和制造。当你看到ELC 250 DUO 时,你首先注意的是双工作区。该机的双主轴设计使整个系统符合一贯重视生产力的设计。ELC 250 DUO 的自上料工作主轴采用EMAG 特有的拾取技术。拾取主轴具有多种优势:一方面,该技术允许使用固定的光学装置,因为它是移动的部件,而不是工装。另一方面,上料和下料工作可以与加工操作并列进行,从而减少闲置时间。另外,也不应低估固定的光学装置在安全性和可靠性方面的优点。激光器总是指向机器的内部,最大限度地保护用户安全。固定的光学装置同时具有最佳的工艺稳定性,因为整个激光系统及其全部运行的组织工作仅需要设置一次,以后无需更改。

优点非常显著: 操作安全、易于维护。

光学系统非常简单而稳固。当与 EMAG 在机床结构方面的专业知识结合在一起时,会使制造系统非常的精确和稳定,这已通过一些用户反馈的信息一再得到验证。因此这就是进行可靠的大批量生产过程的重要基础。因而产生的高级的光束引导和局部真空萃取防止光学元件在焊接过程中受到污染。作为激光器,ELC 250 DUO 可以安装最新的激光技术,可以极大地能够满足零部件和客户的技术要求。还应注意的是,虽然加工是在ELC 250 DUO 中的两个站点上进行的,但只需要一个激光源。激光束在两个焊接站点之间简单地进行前后切换。两套聚焦光学元件之间的激光的切换由一个激光束转换开关控制,以便充分利用激光,提高激光焊接系统的生产率。机器的高精度,以其高灵活性和选项功能(附加的传感器、刷子、测头等)使整个系统在市场上取得巨大的成功。

由EMAG 制定的行业标准

开发过程是EMAG 提供的服务项目的组成部分。每种工件都是不同的,每位客户都有各自不同的要求。“我们采用激光焊接加工差速齿轮的制造理念已经成为行业标准,为此我们感到非常自豪。” EMAG 自动化有限公司的总经理AndreasMootz 说。“EMAG Automation 不单纯是最先进的激光焊接机的制造商,我们首先是全部生产系统的开发者,并且多年以来,我们的这些系统已经在市场上取得了巨大成功。”EMAG Automation 为客户提供特定的加工解决方案,用于动力总成部件和转向轴、凸轮轴的激光焊接的各个方面,以及其他汽车零部件。该公司认为自己作为一个“交钥匙供应商”,不仅要着眼于焊接工艺和激光焊接机,而且还要着眼于集成自动化和部件的工作物流、夹紧装置、部件的清洁,甚至是 EMAG 自己的超声波检测技术运用在全部的制造系统中,以便使激光技术在汽车行业中得到更多的利用。

激光焊接的优点

  • 功率密度高
  • 工序效率高
  • 热应力较小,因此零部件的变形也极小
  • 工件稳定性高
  • 使用最先进的固态激光器

ELC 250 DUO —紧凑型激光焊接机,用于加工差速器壳。ELC Duo 型的设计特点是具有两个主轴。这两个站点的操作允许在主加工操作同时进行上、下料工作主轴的运行。

用激光焊接联接差速器壳和环形齿轮可以使部件的重量减少大约1.2 千克。

ELC 250 DUO 配备两个拾取主轴。

激光焊接差速器壳上的一个环形齿轮

Andreas Mootz 先生是德国EMAG 自动化有限公司总经理,负责激光焊接生产部门的技术研发。

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