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埃馬克生產係統：優化渦（wō）輪增壓器軸的精加工（gōng）
發布時間：2019-10-18
渦輪增壓器生產屬於汽車製造中最具有挑戰性的任務之一：高硬度材料、精確的（de）幾何尺寸要求、巨（jù）大的生產批量（liàng）以及價格壓力（lì）等（děng），為設（shè）備製造商和供應商帶（dài）來了艱巨的挑戰（zhàn）。汽車行業持續不斷的輕量化，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（jiàn）逐漸成（chéng）為了生產規劃者關注的焦點。在此前提（tí）下，所需的自動化生產解決方案不僅要能提高工（gōng）件加工數量並降低“單件成本”，同時（shí）還要確保高精度的生產過程。針對上述挑戰，埃馬克最新（xīn）研發出一套整體化解決方案：在“出自一手”的（de）整體連接式生產係統中，可以完成渦輪軸的加工，其中包括預車、淬火和磨削，直到ECM 動平衡。在（zài）不到50 秒的時間內，工件便可以（yǐ）完成加工，質量也超出預期要求。
渦輪增壓器軸生（shēng）產解決（jué）方案一覽：每50秒，便有一個工件達到“最終質（zhì）量”並（bìng）離開生（shēng）產線。
在汽車製造領域內，節能減排已成為發展的必然趨勢。例如，德國機械設備製造業聯合會（huì） (VDMA) 在其研究報告《轉型中的驅動》 (Antrieb imWandel) 中預測，到2030 年，乘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得更小。同時，發動機的排（pái）量（liàng）也會變（biàn）小，但這可以通過提高渦輪增壓器增壓來進行補償：吸入的空氣將被進一步壓縮，並以最大壓力壓入燃燒室內。在實際情況下，由此（cǐ）便可達到極高的功率（lǜ）參數：在現代化的發動（dòng）機（jī）中，壓縮機轉子最高轉（zhuǎn）速甚至可以達到每分鍾290,000 轉，並且部件也會產生極高的溫度。在此前提條件下，渦（wō）輪（lún）增壓器軸的生產便成為汽車（chē）製造（zào）行業中最具挑戰性的任務之一。這些采用比如Inconel 等高性能材料製成，可以承受高達1,000 攝氏度的溫度（dù），但這類（lèi）材料由於硬度極高而很難進行加（jiā）工。盡管如此，渦輪增壓器仍然必（bì）須批量生產，具有高精度和工藝（yì）可靠性——埃馬克的（de）標準要求，埃馬克的技術應用工程師Markus Neubauer 強調：“我們全麵的專業知識使我們受益匪淺，畢竟這些（xiē）涵蓋了從預加工到（dào）精加工（包括動平衡）的整個工藝鏈。因此，包括規劃、項目管理、實施和服務的整條生產線都完全出自一手。這一優（yōu）勢在（zài）建立新的渦輪增壓器生產設施中起著決定性要素。對於客戶而言，整個規劃和售（shòu）後流程也大大簡化。”
在一條生產（chǎn）線中完（wán）成（chéng）車削、淬火、磨削和動平衡
從預車和感應淬（cuì）火、磨削直到電化學動平衡的（de）高要求生產工藝，已充分展示出這種工藝方法的優勢所在。生產線共分為五道主要工序：
. 在生產線起始處，堆垛（duǒ）機械手將毛坯（pī）件放置在立（lì）式車床VTC 100-4的輸送帶上，之（zhī）後由機床的工件機械手將（jiāng）工件運送到加工區內。一次裝夾便可以完成渦輪軸的預車，通過四軸加工確（què）保（bǎo）縮（suō）短主加工時間。機（jī）床為倒立式設計結構，從（cóng）而使切屑能自然掉（diào）落，可避免切屑堆積。
一次裝夾，VTC 100-4的四軸（zhóu）加工（gōng）方式可保證在預車渦輪軸時（shí）縮短主加工時間（jiān）。
. 另一個機械手（shǒu）從VTC 100-4 的輸送帶上抓取已預車完畢的（de）工件，並將其送入EMAG eldec 的MIND-M 1000 機床（chuáng）中進行熱處理（lǐ），工（gōng）件會被很快加熱到一個精（jīng）確的（de）溫度。專家們稱這一步（bù）驟為“消除應力”：即有（yǒu）針對（duì）性地（dì）消除工件中存在的任何應力。如果需要對工件的軸承座進行淬火處理，也可以在這台機床中進行。
在 EMAG eldec 的MIND-L 1000 進行熱（rè）處理：工件會被很快（kuài）加熱到一個精確的（de）溫度（dù）。
. 在第三（sān）和第四道工序中，會進行多（duō）項不同的（de）磨削加工：首先會在一台埃馬克HG 204 機床中（zhōng）進行軸（zhóu）的臥式磨削加工。之後，會在立式磨床VLC 200 GT 中精加工渦（wō）輪葉輪的環形槽和葉輪外部輪廓。在（zài）VLC 200 GT 的加工區內，也可以使用一個選裝的電動刷（shuā）對葉輪輪廓（kuò）進行去毛刺處理。
在（zài）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（kè）HG 204機（jī）床（chuáng）中（zhōng）進行軸的臥式（shì）磨削加工。
在（zài）立式磨（mó）床 VLC 200 GT 中會精加工（gōng）渦輪葉輪（lún）的環形槽和葉輪外部輪廓（kuò）。
. 工件（jiàn）在經過清洗設備和測量係統之後，便來（lái）到最後一（yī）道工序：在EMAG ECM 的CS 機床中通（tōng）過電（diàn）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（zhòu）便（biàn）可完成。這（zhè）種非接觸式的材料切削方式刀具磨損極（jí）小——與切削工藝相比（bǐ），這是一項巨大的優勢。
完美工藝確保最終質量
汽（qì）車渦輪增壓（yā）器軸（渦輪轉子）的整個加（jiā）工過（guò）程在（zài）50 秒（miǎo）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可達到420,000 至450,000個。通常完成最後的動平衡處理後，工件便可立即安裝。“在這（zhè）類以及其他類似項目中，我們能夠始終確（què）保提供量身（shēn）定製的係統架構。出於這個原因，埃馬克將向客戶提供其所有的產品（pǐn）專業（yè）知識，其中包括各類不同的刀具應用、多功能車床的設計、整體（tǐ）控製係（xì）統和互聯以及與跨係統連接等。”Markus Neubauer 總結說，“這些出自一手的（de）專業知識在生產高要求工件的過程中也是一項確保成功的要（yào）素，由此可以幫助我們在市（shì）場中站穩腳跟。”
從毛坯件到成品件隻需5 道（dào）工序。采用三班製運行時，生產線上每年的渦輪轉子生產量（liàng）可（kě）達到420,000 至450,000 個。