埃马克 VL 1 TWIN:大幅降低锥齿轮的单件成本

国际金属加工网 2020年06月22日

乘用车领域的锥齿轮都是批量生产的。作为差速器的核心部,供应商需要生产数百万个锥齿轮——这也就不足为奇了,因为每一个差速器中都有四个锥齿轮。此外,四轮驱动车辆(配备两个差速器)的数量也在增加。因此,锥齿轮的数量也随之增加,许多供应商也越来越重视这个工件的生产工艺。他们正在寻找新型机加工解决方案,以确保相当低的单件成本和一贯的高品质。埃马克为此研发的VL 1 TWIN双主轴上下料车床正是完美的解决方案:这款车床能在同一个加工区内高速同时加工两个相同的锥齿轮。此外,还可通过机器人单元和回转工作台轻松上料。由此可将节拍缩短至 4.5秒。 

四轮驱动汽车风头正劲。比如在德国,新注册登记的四轮驱动汽车比例目前已达到大约 20%。在瑞典或瑞士等其他国家,这一比例甚至更高。目前这一发展趋势意味着锥齿轮的数量将急剧增加,这与汽车制造行业中的其他大批量部件一样,都面临着越来越大的成本压力。它的生产过程首先从复杂的锻造工艺开始,在锻造工艺中制造出锥齿轮工件特有的锥形齿。之后进行各种车削工艺:通过这种方式制造出与齿相对的锥形面、锥形面上的小侧边、内孔及一个端面。根据制造商的个性化生产解决方案,可直接在最终的硬车过程中执行这些工艺,或者也可以先对每个工件进行软车,然后再硬车。“不管采用哪种方法,我们的目标都是以经济高效、快速并且无缺陷的方式大批量生产产品”,埃马克的技术销售经理 Daniele Loporchio 解释说,“这正是我们设计 VL 1 TWIN 的初衷。此款机床非常适合直径不超过 75 毫米的各种锥齿轮的软车和硬车。” 

节拍仅20秒 

这款上下料车削中心的基本原理起到决定性的作用。它配备两条上下料主轴(占空比为 40% 时,可达到 9.9 kW/136 Nm),这两条主轴能以极高的速度同时加工两个相同的锥齿轮(OP 10–OP 10)。仅需五到六秒的时间,两根主轴就可以完成加工区的上下料。只需一次装夹,就可以在大约 25 到 40 秒(取决于工件尺寸和类型)的节拍内依次执行上述的加工步骤。同时平均换装时间不到六秒。一种特殊的夹紧解决方案可构成部件齿的“阴模”,并在整个过程中始终将其牢牢固定在适当的位置。此外,还可以使用 VL 1 TWIN 对固体材料钻孔。锥齿轮的中心孔就是这样产生的。 一方面,这台机床的整体设计可以在极短的时间内实现极高的产量。另一方面,研发人员可通过严格的成本控制显著降低每一条主轴的成本。这样也能进一步降低单件成本。 

同时关注工件质量 

一系列典型的埃马克设备特性也确保了工件品质和工艺可靠性。例如 VL 1 TWIN 采用 Mineralit® 制成的机床床身,可明显降低车削过程中的振动。低振动所带来的直接益处便是可以延长刀具使用寿命,从而降低刀具成本。主轴箱可以自主移动。这样,如果在更换可转位刀片后,就能对两个工件的直径和长度(X/Z 方向)单独进行补偿。另外,X 轴(包括线性测量系统)中的无磨损线性驱动装 置也同样重要。其加速度高达 8 m/s2,并且具有极高的稳定精度。 所有线性轴中均配备闭环滚珠导轨,由此可进一步提高精度。 

通过机器人为VL 1 TWIN上料 

埃马克以非常灵活的方式开发了锥形齿轮的实际生产任务,包括其工件输送系统和连接件在内的具体生产任务,而且还能根据客户要求进行调整。工件传输的基础是一体化的上下料工件输送系统。为提高产量,埃马克研发人员可将 VL 1 TWIN 与性能强大的机器人单元和回转工作台组合。他们会根据工件形状精确地调整机械手。预先安装的工件堆垛器可简化运输以及上下料。通过这种方式,一方面可将节拍缩短至 4.5 秒,并且可以轻松构建单独的工艺流程。另一方面,还可以将测量、打标和清洁等其他工艺同时整合到同一节拍中。 

另外,还可以使用之前提到的机器人单元,或者使用埃马克的TrackMotion 工件输送系统(OP 10-OP 10、OP 10-OP 10)为两台 VL 1 TWIN 上下料。在后一种情况下,由 TransLift(一个配备电动机械手的升降翻转滑台)从进料带上同时抓取毛坯件,并将它们运送到机床中。这样就可以快速连续地为两台机床上下料,不愧为一套性能强大的紧凑型四主轴解决方案。  

对电动汽车同样重要 

投资和生产成本低、节拍短、工艺可靠性高——在此基础上,机床制造商们已为锥齿轮生产任务做好理想的准备。“从传统内燃机到纯电动驱动器,差速齿轮对所有驱动器类型都非常重要。如果您希望使现在的生产系统现代化,并为不断增长的产量做好准备,那么您绝对应该关注一下这项技术”,Loporchio 最后强调说,“我们确信,VL 1 TWIN 是众多锥齿轮制造商的理想解决方案。” 

在 VL 1 TWIN 上以约 25 至 40 秒的节拍同时加工两个锥齿轮。 

为提高产量,埃马克研发人员将两台 VL 1 TWIN 机床通过TrackMotion 工件输送系统或机器人单元连接在一起。 

紧凑型机床的高性能技术:配备双主轴的 VL 1 TWIN 占地面积仅约五平方米。 

(埃马克)

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