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埃馬克生產係統：優（yōu）化渦輪增（zēng）壓器軸的精（jīng）加工

2019-10-18 來源（yuán）：埃馬克作（zuò）者：-

渦輪增壓器生產屬於汽車製造中最（zuì）具有挑（tiāo）戰性的任務（wù）之一：高硬（yìng）度（dù）材料、精確的幾（jǐ）何尺（chǐ）寸要求、巨大的生產批量以及價格壓力等（děng），為設備製造商（shāng）和供應商帶（dài）來了艱巨的挑戰。汽車行業持（chí）續不斷的輕量化，以及對排量較小的高性能零件的需求增加，使得渦輪增壓器和軸類件逐漸成為了生產規劃者關注的（de）焦點。在此（cǐ）前提下，所需的自動化生產解決（jué）方案不僅要能（néng）提高工件加工（gōng）數量並降低“單件成本”，同時還要確保高精度的生產過程。針對上述挑戰，埃馬克最新研（yán）發出一套整體化解決方案：在“出自（zì）一手”的整體連接式生（shēng）產（chǎn）係統中，可以完成渦輪軸（zhóu）的加工（gōng），其中包括預車、淬火和磨削（xuē），直到ECM 動平衡。在不到50 秒的時間內，工件便可以完成加工，質量也超出預期（qī）要求。

渦輪（lún）增壓器軸生產解決方案一覽：每50秒，便（biàn）有一個工（gōng）件達到“最終質量”並離開生產線。

在汽車（chē）製造領（lǐng）域內，節能減排已成為發展的必然趨勢。例（lì）如（rú），德（dé）國機械設備製造業聯合會 (VDMA) 在其研究報告《轉型中的驅動》 (Antrieb imWandel) 中預測，到2030 年，乘（chéng）用車內的汽缸數量將由如今的平均4.3個下降到4 個。未來的發動機還會變（biàn）得更小。同時，發動機的排量也會變小，但這可（kě）以通過提高渦輪增壓器增（zēng）壓來進行補（bǔ）償：吸入的空氣將被進一步壓縮，並以最大壓力（lì）壓入燃燒室（shì）內。在實際情況下（xià），由此便可達到極高的功率（lǜ）參數：在現代化（huà）的發動機中，壓縮機轉（zhuǎn）子最高轉速甚至可以達到每分鍾（zhōng）290,000 轉，並且部件也會產生極高的溫度。在（zài）此前提（tí）條件下，渦輪增壓（yā）器軸的生產便成為汽車（chē）製造行業（yè）中最具挑（tiāo）戰性的任務之一。這（zhè）些采用比如Inconel 等高性能材料製成，可以承受高達1,000 攝氏度的溫度，但這（zhè）類材料由於硬度極高而很（hěn）難進（jìn）行加工。盡管如（rú）此，渦輪增壓器仍然必須批（pī）量生產（chǎn），具有高（gāo）精度和工藝可靠性——埃馬克的標準要求，埃馬克的技術應用工程師Markus Neubauer 強調：“我們全麵的專業知（zhī）識使（shǐ）我們受益（yì）匪淺，畢（bì）竟這些涵蓋了從預加工到精加工（包括動（dòng）平衡）的（de）整（zhěng）個工藝鏈。因此，包括規劃、項目管理（lǐ）、實施和（hé）服務的整條生產線都完全出自（zì）一手。這一優勢在建立新的渦（wō）輪增壓器生產設施中起著決定性要素。對於客戶而言，整（zhěng）個規劃和售（shòu）後流程也大大簡化。”

在（zài）一條生產線中完成車削、淬火（huǒ）、磨削（xuē）和動平衡

從預車和感應淬（cuì）火、磨（mó）削直到電化學動平衡的高要求生產工藝，已充分展示出（chū）這種工藝方法的（de）優勢所在。生產線共分為五道主要工序（xù）：

. 在生產線起始處，堆垛機械手（shǒu）將毛坯件放置在立式車床VTC 100-4的輸送帶上，之後由（yóu）機床的工件機械手將工件運送到加工區內。一次裝夾便可（kě）以（yǐ）完成渦輪軸的預車，通過四軸加工確保縮短主加工時間。機床為倒立式設計結構，從而使切屑能（néng）自（zì）然掉落，可避免切屑（xiè）堆積。

一次裝夾，VTC 100-4的四軸加工方式可保證在預車渦輪軸時（shí）縮短主加工時間。

. 另一個機械手從VTC 100-4 的輸送帶上抓取已預車完（wán）畢的工件，並將其送入EMAG eldec 的MIND-M 1000 機床中（zhōng）進行熱處理，工件會被很快加熱到一個精確的溫度。專家們稱這（zhè）一步驟為“消除應力（lì）”：即有針（zhēn）對性地消除工件中（zhōng）存在的任何應力。如果需要對工件的軸承座進行淬火處理，也可以在（zài）這台機床中進行。

在 EMAG eldec 的MIND-L 1000 進行熱處理：工件會被很快（kuài）加熱到一個精確的溫度。

. 在第三和第四道工序中，會進行多項不同的磨削加（jiā）工：首先會在一台埃馬克HG 204 機床中進行（háng）軸的臥式磨削加工。之後，會（huì）在立式磨床VLC 200 GT 中精加工渦輪葉輪的環形槽和葉輪外部輪廓。在VLC 200 GT 的加工區內，也可以使用一個選裝的電動刷對葉輪輪廓進行去毛刺處理。

在第三和第四道工序中，會進行多項不同的磨削加工：首（shǒu）先會（huì）在一台埃馬克HG 204機床中進行軸的臥式磨削（xuē）加工。

在立式磨床 VLC 200 GT 中會精加工渦輪葉輪的環形（xíng）槽和葉輪外（wài）部輪廓。

. 工件在經過清（qīng）洗設備和測量係統之後，便來到最後一道工序：在（zài）EMAG ECM 的（de）CS 機床中（zhōng）通過電解加工方式進行動平衡處理。這一無切屑工藝隻需要一個重複步驟便可完成。這種非接觸式的材料切削方式刀（dāo）具磨損極小——與（yǔ）切削工藝相比，這是一項（xiàng）巨大的優（yōu）勢。

完美工藝確保最終質量

汽車渦輪增壓（yā）器軸（渦輪轉子）的整個加工過程在50 秒內即可完成。如果采用三班製運行，則每年的渦輪轉子生產量（liàng）可達（dá）到420,000 至450,000個。通常完成最後的動平衡處理後，工件便可立即（jí）安裝。“在這類以及其他類似項目中，我們能夠始終確保提供量身定製的係統架構。出於這個（gè）原因，埃馬克將向客戶提供其（qí）所有的（de）產品專業知識，其中（zhōng）包括各類不同的刀具應用、多功（gōng）能（néng）車床的設計（jì）、整體控製係統和互聯以及與跨（kuà）係統連接等。”Markus Neubauer 總（zǒng）結說，“這些出自一手的專業知（zhī）識在生產高要求工件的過程中也（yě）是一項確保成功的要素，由此可以幫助我們在市場中站穩腳跟。”

從毛坯件到成品（pǐn）件隻需5 道工序。采用三班（bān）製運行時，生產線上每年的渦輪轉子生產量可達到420,000 至450,000 個。

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