五軸加工中心在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用
2023-3-27 來源： 格勞博機(jī)床（中國）有限公司 作者：-
汽車供應(yīng)商 Saarotec 將格勞博通用加工中心與裝配、清洗和檢測(cè)站相結(jié)合。通過這種方式，該公司正在以極高的生產(chǎn)效率和靈活性致力于生產(chǎn)批量可變的不同規(guī)格產(chǎn)品。
現(xiàn)如今，企業(yè)為汽車制造商供貨變得愈發(fā)困難，這是由于各類需求都在不斷增加。一方面，作為供應(yīng)商需要向汽車制造商交付經(jīng)過全面檢測(cè)并可以即刻投入裝配的最復(fù)雜的零件 ；另一方面，供應(yīng)商們還要不斷優(yōu)化自身的工藝流程。
盡管如此， 總部位于德國薩爾州圣英格貝爾特（St. Ingbert in the Saarland） 的Saarotec 證明，為汽車制造商提供產(chǎn)品和服務(wù)可以是一項(xiàng)很好的業(yè)務(wù)。這家如今擁有約 250 名員工的公司前身也是一家汽車供應(yīng)商。Saarotec 總經(jīng)理Martin Bleimehl 先生說 ：“Saarotec 專注于圣英格貝爾特的業(yè)務(wù)，在作為全新起點(diǎn)的 2009 年制定了明確的戰(zhàn)略，由位于皮特林根（Püttlingen）的主要合作伙伴Tosch Beteiligungs 來進(jìn)行管理，該公司一直以來都是一家夾具供應(yīng)商。我們只想為最好的汽車制造商服務(wù)，并始終致力于年產(chǎn) 20 000~250 000 件曲軸箱和缸蓋零部件的生產(chǎn)項(xiàng)目。”
圖 1 汽車供應(yīng)商 Saarotec 實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)
由于 Saarotec 在制造工藝流程上擁有專業(yè)技術(shù)，該公司已經(jīng)可以參與到未來的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件規(guī)劃工作中。“我們可以完美規(guī)劃各自互不相同的制造工藝流程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速投產(chǎn)。在特定條件下，我們甚至能夠在幾個(gè)月內(nèi)開始周產(chǎn)量約2000 個(gè)曲軸箱的生產(chǎn)制造。”Bleimehl先生說。
在生產(chǎn)單元內(nèi)混序生產(chǎn)不同規(guī)格的零部件對(duì)于高質(zhì)量的乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)，Saarotec 需要生產(chǎn)六種不同的規(guī)格，同時(shí)生產(chǎn)批量也變得靈活變化。Bleimehl先生補(bǔ)充道 ：“我們直接向汽車制造商的裝配部門交付。因此，我們必須每天靈活應(yīng)對(duì)各自不同的需求。盡管我們擁有大量的庫存，并且與物流合作伙伴密切合作，但這仍然需要付出巨大的努力。對(duì)我們來說，這也是將風(fēng)險(xiǎn)最小化。”
因此，Saarotec 公司選擇了一個(gè)非同尋常的生產(chǎn)理念。將原本作為獨(dú)立機(jī)床的格勞博五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心 G550互聯(lián)起來。借助現(xiàn)有技術(shù)，Saarotec 能夠完全獨(dú)立地與熟悉的系統(tǒng)業(yè)務(wù)合作伙伴共同設(shè)計(jì)生產(chǎn)單元。這樣既節(jié)省了成本，又節(jié)省了時(shí)間。“由于格勞博出色的制造經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)理念被認(rèn)為具有很高的可行性。幾年前，我們必須要在短時(shí)間內(nèi)提高一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的批量生產(chǎn)能力，從而擴(kuò)充汽車制造商的產(chǎn)能。在當(dāng)時(shí)，上述生產(chǎn)單元的交付時(shí)間為兩年，這顯然有些太長了。得益于格勞博的高度靈活性，我們迅速購入了第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心 G550 來進(jìn)行驗(yàn)證。在這家明德海姆制造商專業(yè)工作人員的大力幫助下，我們?cè)趲字軆?nèi)就對(duì)這臺(tái)通用加工中心進(jìn)行了改造，以適應(yīng)一系列條件下的驗(yàn)收。通過適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，機(jī)床的準(zhǔn)備和切削時(shí)間得以顯著縮短。此外，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)單元時(shí)，必須圍繞機(jī)床建立用于集成和自動(dòng)化的接口并將其參數(shù)化。如今，在我們的樣件部門，可以看到這臺(tái) G550 配備了托盤交換器、容量最大的刀庫，并集成了測(cè)量技術(shù)，它為我們提供了在新項(xiàng)目上一個(gè)工程師所希望得到的一切。”Bleimehl 先生談到了這個(gè)項(xiàng)目的成功開始。
格勞博區(qū)域銷售經(jīng)理 Joachim Schemel 先生補(bǔ)充道 ：“格勞博非常愿意接受 Saarotec 的創(chuàng)新性理念。我們直接進(jìn)行了面對(duì)面的充分交流。因此，即使將通用加工中心改造為可進(jìn)行批量生產(chǎn)機(jī)床的最初想法似乎有些牽強(qiáng)，我們?nèi)匀荒軌蜓?/font>速提供恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案并在圣英格貝爾特實(shí)現(xiàn)。其實(shí)通常來說，這些應(yīng)該屬于我們的系統(tǒng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。”
通用加工中心的表現(xiàn)勝過系統(tǒng)機(jī)床
從那時(shí)起，這家位于圣英格貝爾特的公司就對(duì)格勞博研發(fā)和服務(wù)技術(shù)人員的資質(zhì)以及格勞博通用加工中心的實(shí)力深信不疑。這正是如今極為成功的互聯(lián)加工中心生產(chǎn)單元理念的開始。
圖 2 格勞博五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心 G550 成為曲軸箱生產(chǎn)單元的一部分
圖 3 得益于自主設(shè)計(jì)的設(shè)備，生產(chǎn)單元能夠生產(chǎn)各種規(guī)格的零部件而無需人工改造
依靠全新組成安裝的生產(chǎn)單元，Saarotec 能夠每年生產(chǎn)約 120 000 個(gè)鑄鋁曲軸箱，生產(chǎn)單元中的設(shè)備包括 13臺(tái)格勞博五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心G550、一個(gè) AMT 裝配站、一條Kóster 裝配線和兩個(gè) MTM 清洗單元。這個(gè)生產(chǎn)單元在全部安裝完成后，僅在短短六個(gè)月內(nèi)就全部投入了使用，并可以進(jìn)行銑削、鉆孔和磨削加工。尤其是在磨削加工上，Saarotec 還采用了特殊的專業(yè)技術(shù)，早在幾年前，生產(chǎn)工程師就已經(jīng)規(guī)劃好了所需的工序和來自格林（Gehring）的磨床。
此外，生產(chǎn)單元中還配備了個(gè)性化的機(jī)床組件，例如缸套的熱裝配和擰緊曲軸軸承蓋，這兩個(gè)工作步驟完全集成到了生產(chǎn)單元的工作循環(huán)中 ；曲軸箱上的冷卻液和油孔也可以通過特殊的塞子自動(dòng)關(guān)閉 ；另外還有泄漏檢測(cè)和曲軸箱的最終清洗。各個(gè)工作站通過滾道互聯(lián)，并由工業(yè)機(jī)器人為格勞博的通用加工中心 G550 以及裝配和檢測(cè)站上下料。
這個(gè)理念是與自動(dòng)化領(lǐng)域的專家 Bartsch 公司合作實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)循環(huán)時(shí)間不同，工作站之間具有特定的緩沖區(qū)。除此之外還集成了手動(dòng)檢測(cè)站，以確保百分百的優(yōu)秀品質(zhì)。一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人可為兩到三臺(tái)格勞博通用加工中心上下料，這些加工中心則依靠兩個(gè)夾具對(duì)曲軸箱進(jìn)行三到五軸的加工。
圖 4 格勞博區(qū)域銷售經(jīng)理 Joachim Schemel 先生（左）和 Saarotec 總經(jīng)理 Martin Bleimehl 先生（右）
圖 5 將手動(dòng)測(cè)量和檢測(cè)站集成到自動(dòng)化工藝流程中
Bleimehl 先生解釋說，這種制造結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了最大的靈活性。“80% 的曲軸箱直接交付到裝配線。為了適應(yīng)每周變化的生產(chǎn)批量，我們可以對(duì)生產(chǎn)單元進(jìn)行一些改動(dòng)，例如移除或增加一臺(tái)加工中心，或是增加另一個(gè)裝配站。”他補(bǔ)充道。依靠這一理念，在高生產(chǎn)力的生產(chǎn)單元中甚至可以生產(chǎn)單一批量的零件。此外還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，在合同期滿后格勞博的五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心還可以繼續(xù)用于其它不同的加工。因此，這一投資并不局限于單個(gè)生產(chǎn)單元和合同。
圖 6 靈活的生產(chǎn)單元由格勞博五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心 G550 組成
根據(jù)類似的理念增加生產(chǎn)設(shè)備事實(shí)證明，在圣英格貝爾特的曲軸箱生產(chǎn)非常成功，因此 Saarotec 在附近的皮特林根（Püttlingen）建立了另一個(gè)生產(chǎn)基地。“我們租用了合作伙伴 Tosch的車間來運(yùn)營生產(chǎn)基地。目前，我們?cè)?/font>那里生產(chǎn)三缸曲軸箱。由于我們?cè)谑ビ⒏褙悹柼匾呀?jīng)積累了豐富的生產(chǎn)理念經(jīng)驗(yàn)，也將進(jìn)行類似的生產(chǎn)。”Bleimehl 先生說道。與之前相同，格勞博的五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心通過機(jī)器人與裝配和檢測(cè)站互聯(lián)，每周可生產(chǎn)多達(dá) 5000 個(gè)曲軸箱。包含集成缸套熱裝配在內(nèi)，AMT、Dürr 和 Köster 作為關(guān)鍵供應(yīng)商也為這個(gè)生產(chǎn)單元提供了最重要的組件。此外，在此之前完成安裝的生產(chǎn)單元也已加工了許多曲軸箱、缸蓋、底盤以及變速箱和離合器殼體。Joachim Schemel 先生總結(jié)了該生產(chǎn)理念的成功之處 ：“Saarotec 的機(jī)床業(yè)務(wù)主要是系列化的批量生產(chǎn)，而非大規(guī)模生產(chǎn)，因而由加工中心組成的生產(chǎn)單元在生產(chǎn)周期較短的情況下無疑是正確的選擇。使用格勞博的五軸聯(lián)動(dòng)通用加工中心尤其能創(chuàng)造靈活且具有性價(jià)比的解決方案，特別是需要較短的響應(yīng)時(shí)間和較小的生產(chǎn)批量時(shí)。依靠現(xiàn)有的專業(yè)技術(shù)以及與格勞博經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械和軟件工程師緊密合作，Saarotec 能夠完美地實(shí)現(xiàn)這些方案。不過，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量，以及更長的項(xiàng)目規(guī)劃和實(shí)施階段時(shí)，格勞博的系統(tǒng)解決方案仍然值得作為首選。”
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