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埃马克 VL 1 TWIN Line:高效生产行星齿轮和太阳轮、凸轮以及其他多种零部件

汽车制造行业中的挑战不断快速升级。以传动齿轮箱为例:AT变速箱与双离合变速器等现有系统不断增强。与此同时,还出现了新型的混合动力驱动系统及各类辅助系统,这进一步增加了整个系统的复杂程度。在此背景下,对相关的质量经理来说,“零公差”比以往任何时候都更加重要。每一个工件必须完美无误地完成生产,而且还要尽量降低单件成本。凭借新研发的 VL 1 TWIN 机床埃马克充分展示了一个高度专业化的机床制造商如何游刃有余地应对上述挑战。这款双主轴上下料车床适合加工直径不超过 75 mm 的工件,并且能在一个加工区内同步加工两个相同的工件。另外,创新型直线电机和X轴直接式行程测量系统等装备,也能保证生产达到极高的精准性和持续精度。这款机床能显著提高行星齿轮和太阳轮等重要的传动齿轮箱部件的加工效率。不仅如此,凸轮件、法兰、套筒或滚动轴承环的生产相应提高。

在传动齿轮箱的生产过程中,对于“数量和质量”的要求在不断提高:由于变速箱的齿轮数量不断增加,所生产的齿轮和齿轮部件的数量也显著上升。同时,为了达到现代化传动齿轮箱所需的功率密度,也必须提高工件的“质量”。此外,当然还必须继续保持传动齿轮箱众所周知的其他性能特点,例如在达到最佳动态性能的情况下使用寿命也较长等。那么,是否能协调不断提高的质量和生产力要求与普遍上升的成本压力之间的关系呢?“这正是我们的目标,”模块化解决方案销售与市场营销部门总监 Björn Svatek说,“我们研发出一款极具成本效益的机床。一方面它配备两条上下料主轴,能在极短时间内达到极高的产出量;另一方面,机床上的其他装备,比如 X 轴中的直接式行程测量系统、规格 45 的闭环滚珠导轨和创新型直线电机,都能确保机床达到极高的动态性能以及可重复性和持续精度,并缩短交付周期。对于直径不超过 75 mm(3英寸) 的车削件,这的确是完美的解决方案。”

可达到最短的节拍时间

通过简单描述整个加工过程,即可看出这款机床将带来什么样的可能性:在机床的同步加工过程中 (OP 10/OP 10),会以极高的速度同步加工两个相同的工件。由两条上下料主轴(占空比为 40% 时可达到 9.9 kW/136 Nm)负责从进料带上抓取两个相同的工件、将工件运送到加工区内并在同一次装夹中同步加工——两个工件的直径和长度 (X/Z 方向)可独立调节,因为主轴可以完全自主移动。在同步加工过程中,X 轴中的直线电机与直接式行程测量系统搭配使用,还可以进一步提速。这些功能可以达到什么样的节拍时间呢?“这显然取决于所加工的工件和工艺,”Björn Svatek 说,“一般来说,平均换装时间只有不到 5 秒。”

VL 1 TWIN Line

为充分利用机床的生产率,埃马克还采用高效的 TWIN 方法来提供更加先进的解决方案。例如VL 1 TWIN Line,也就是使用 TrackMotion 工件输送系统相互连接在一起的两台 VL 1 TWIN 机床。这样,便可以在 OP 10 和 OP 20 中同步在两个工件上从两侧进行加工。通过这种方式,可以将整个 OP 10/OP 10 和 OP 20/OP 20 加工过程的节拍时间降到低于 20 秒——这个节拍时间极短,在对行星齿轮等工件进行软加工时,可以显著降低单件成本。这套系统还配备了适用于毛坯件和成品件的大型工件存储器。所使用的堆垛机托盘已经过优化配置,因此可在极小的空间内存放相对更多的工件。正如其名称所述,这可以通过将工件上下叠放(即英语的 Stacked,堆垛)来实现。

基于 TrackMotion 连接方法,埃马克可提供多工艺技术生产线。以齿轮为例:在两台 VL 1 TWIN 上完成毛坯件的两侧加工后,会由一台埃马克滚齿机对工件进行滚齿加工。在最后的 OP 40 工序中,使用埃马克工艺技术进行去毛刺处理。在各道子工序之间,TrackMotion 系统的最大移动速度可达到 150 m/min(5,905 in/min),因此能够实现极高的加工速度。

高质量——低成本

研发 VL 1 TWIN 时的另一个目标是提高所生产部件的质量。显而易见,机床上各种配置细节说明了这一点。例如,在 X 轴中配备有一个直接式高精度行程测量系统,所使用的闭环滚珠导轨能确保达到极高的刚性和引导精度,采用聚合物混凝土 Mineralit® 制成的机床床身可以降低车削过程中的振动。 另外,在加工区和上下料工位之间还可以选装一套测量系统,可以额外提高工艺可靠性。“这台机床能提供极高的精准性和持续精度,”Svatek 总结说。在达到高要求的同时降低用户的投资成本,这可能就是这项技术最令人惊叹之处。在整个研发过程中,埃马克持续关注成本控制。并且还采用标准化的高性能组件。由此显著降低了每一根主轴的价格。另外,机床床身占地面积仅 4.59 平方米(不含排屑器和工件输送系统),在建立新的生产流程时,自然会进一步降低成本。“在这台车床中,我们真正将所有决定性的因素汇集在一起,”Björn Svatek 最后总结说,“ VL 1 TWIN 的节拍时间极短,可确保极高的工件质量,并能将投资成本降到最低。此外,我们还可以针对子工序或整个过程配置出极度灵活的系统解决方案。最终,我们的客户能从显著降低的单件成本中获益。”

图下注释:

埃马克 VL 1 TWIN:在机床的同步加工过程中,能以极高的速度同步加工两个相同的工件。

使用 TrackMotion 可以将两台 VL 1 TWIN 连接成 VL 1 TWIN Line。因此可以从两侧同时加工。

选装的测量工位安装在加工区和上下料工位之间。这样,便可在上下料期间完成测量,从而节省时间。

同步加工可以缩短节拍时间。

以行星齿轮为例:加工时间为 24 秒时,节拍时间仅为 12 秒(使用 2 条工作主轴)

Björn Svatek,埃马克模块化解决方案销售与市场营销部门总监


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