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EMAG 矢量（liàng）磨削: 曲軸生（shēng）產（chǎn）的一個重大（dà）飛躍

2016-2-16 來源：EMAG 作者：EMAG

當前在汽車生產中，對質量檢驗的重視程度越來越高。汽車製造業（yè）麵臨的持（chí）續上（shàng）升（shēng）的競爭壓力、更加嚴格的法律規定以及（jí）為了避免代價高昂的召回事件等各方麵諸多的考量已（yǐ）經成為汽車製造業未來發展（zhǎn）的基調。例如，據汽車管理（CAM）中心統計，僅在2014年德國就有超過190萬輛汽車被執行召回。麵對（duì）這種局麵，各（gè）個（gè）領域的製造商們不得不加緊改進他們的生產工藝（yì），特別是改進發動機結構的生產工藝（yì）。其中曲軸（zhóu）就是一個典型（xíng）的例（lì）子: 這種核心組件在未（wèi）來需要承擔的穩定性更高，才能（néng）將結構更加緊湊（còu）的發動機的特定輸出傳送到齒輪上。為此，采用高精密的（de）磨削工藝至關重要。在這種情況下（xià），EMAG磨削專家的一項新技術，為汽車製造商們開啟（qǐ）了全新的可能性：矢量磨削大大削減了複雜的曲軸磨削加工的加工成本（běn）。

目前汽車生產的規劃人員正試圖“辦他們做不到（dào）的事”：一（yī）方麵，由於殘酷的競爭形勢（shì）需要降低生產成本，但另（lìng）一方麵，對於許多有高（gāo）質量和安全要求的部件來（lái）說，在技術（shù）和幾（jǐ）何形狀方麵正麵臨更嚴格的要求。當然（rán），規劃人員也正在尋找（zhǎo）可利用的（de）工廠和機械設備：如何（hé）應用新的解決（jué）方案實現更高效的生（shēng）產，以便與技術進步保持同步？

以卡車曲軸為例

曲軸（zhóu）加工是這一挑戰的一個很好的例子。整個發動機的效率和穩（wěn）定（dìng）性取決於這一核心部件。因此，各種軸（zhóu）承需要采用磨削（xuē）工藝進行精細（xì）地加工，且精度要達到微米要求。特別是（shì）在（zài）卡車生（shēng）產中，使（shǐ）用的技術必須服從於（yú）苛刻的要求，如卡車曲（qǔ）軸始終需要具有非常（cháng）高的穩定性，這是由（yóu）於（yú）其發動（dòng）機要求具有較（jiào）長的運行時間。因此，磨削此類（lèi）曲軸時，需（xū）要進行精細的加工，這不僅是對連杆軸頸和（hé）主軸（zhóu）頸的端麵而言，而（ér）且還包括軸承麵和凸緣（yuán）之間的（de）圓角（半徑）的加工。整個發動機的核心組件的每個（gè）角落都需仔細（xì）加工才能成為一個完美的（de）工件。對卡車發動機來說，必須使振（zhèn）動達到最小程度，從而才能保證運行的平穩，這是一（yī）個必要條件（jiàn），而正是（shì）這種特殊（shū）的質量要求，使其成為汽車製造商們正（zhèng）在遵循的（de）一個模式。由德國製造商（shāng）製造的某些汽車已（yǐ）經配備了采用類似方式加工的（de）曲軸。而（ér）其支承麵和半徑的組合磨（mó）削是特別具有挑戰性的。一方麵，部（bù）件（jiàn）加工產生的內部應力（lì）會（huì）引起部件尺寸的變化。這就（jiù）是為什麽在耗時的初步（bù）磨削步（bù）驟之後要跟（gēn）著進行精密磨削的原因。另一方麵，目前（qián）使用的技術涉及大量的砂輪磨損。從圓角到平套環（huán）之間的轉換特別（bié）會對工具產生應（yīng）力。總而言之，軸承麵和半徑的組合磨削不僅成本特別（bié）昂貴而且費（fèi）時（shí）費力。

遵守各種磨削要求

位於德國Salach的EMAG Maschinenfabrik公司磨削技術部的負責人Roland Schmitz對（duì）開始的情（qíng）形這（zhè）樣解（jiě）釋說： “鑒於這一切，我們對到目前為止我們使（shǐ）用的複雜的工藝和各種技術，並基於我們開發出（chū）一種新技術，我們（men）稱之為矢量磨削的技術，進行了全麵仔細的分析。使用這種技術，難以執行磨削工（gōng）作的主軸和（hé）連杆軸承的加工速度變得更快（kuài），因此（cǐ），也更多地降低了成本。” EMAG的工程師們的此項研發源於一個簡單的（de）觀察發現：汽缸直徑的磨削和（hé）曲軸上的平凸緣的加工有著完全不同的要求。在中（zhōng）央直徑通過（guò）多級加工工（gōng）藝（從粗加工到精加工，再到精（jīng）細加（jiā）工和拋光加工）得到完美、平行的表麵的同時，略顯粗糙的凸緣加工（gōng）明顯需要較少（shǎo）加工步驟。該部件在加工過程中以特（tè）定的方式產生變形，使情況即（jí）使是（shì）對機械工（gōng）程師來（lái）說（shuō）變（biàn）得更為棘手。在直徑加工（gōng）過（guò）程中，會產生徑向彎曲。因此，執行這種加（jiā）工時需要降（jiàng）低功率。而（ér）在加工（gōng）平凸緣的過程中產生的軸向彎曲可忽略不計。但是，這種不好的接觸條件有引起過熱的趨勢，從而會使砂輪更快地磨損。

成（chéng）功的關鍵：精確的控製

“鑒（jiàn）於所有這些差異，舉例來說你可能（néng）特別想（xiǎng）將直徑和凸緣的磨削加工（gōng）嚴格地分離開來，以便能夠正確地調整磨（mó）削速度。當然，這樣就（jiù）會使加工過程減（jiǎn）慢。相反，我們的矢量磨削技術在一（yī）個單一的包羅萬象的、複雜的加工過程中卻能合二為一。我們分別控製磨削速度和各軸的運動，每個（gè）子（zǐ）程序（xù）都精確控製，” Schmitz說。在最終結果中顯示出其得天獨（dú）厚的優勢：這種新的 EMAG技術能夠完成連杆軸承、主（zhǔ）軸頸和套筒分離式軸承的初步磨削加工，比經常用於（yú）曲軸加（jiā）工的（de）傳統的雙（shuāng）切入磨削大約節省三分之一的時間。因此，一個（gè）帶有七個軸承的曲軸可以在20分鍾內（而不是以前的（de）35分鍾）完全全部磨削，成為大批量生產（chǎn）曲軸的一個重大進展，最（zuì）終使（shǐ）零部件的成本大大減少（shǎo）。除此之外，精（jīng）確的過程控製是降低工具成本的保證，因為（wéi）在過程的開始階段，通常是以（yǐ）較（jiào）低的功率來加工直徑的，以便減（jiǎn）少對砂輪的影響。 Schmitz對巨大（dà）的成本優勢證實說： “我們預計這樣會使每個部件削減三（sān）分之一的工具損耗。”

適合未來發展的技術（shù）

自（zì）今年年初以來，EMAG已經（jīng）將該項技術應用到矢量磨削機上。首批產品目前（qián）正用於卡車生產（chǎn）中。但是，進行廣泛的汽車生產擴展（zhǎn）並沒（méi）有什麽（me）障礙。 Schmitz說道： “目前的趨勢正朝著我們的技術應（yīng）用方（fāng）向發展，可以這麽說，因為汽車發動機（jī）的小型化意味著最終會有更大的作用力施加到曲（qǔ）軸上。因此，對零部件進行更廣泛的磨削加工將成為必不可少（shǎo）的條件。因為有了矢（shǐ）量磨削加工，使今天我們擁有了更高（gāo）效的技術。” 對於這樣的一種競爭優勢，EMAG的（de）工程師們還打算將其（qí）運用到其零（líng）部件的加工中。例如，針對凸輪軸和齒輪軸加工都（dōu）會以相似（sì）的方式從矢量磨削技術中獲益（yì）。 “我們相（xiàng）信每種情況都有很多應用的可能性，” Schmitz有（yǒu）把握地說。

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