混合式加工系統(tǒng)可以讓汽車零部件制造商隨著需求的增加逐漸提高產(chǎn)能，而不會打亂整個工廠的生產(chǎn)節(jié)奏。
參觀任何一家汽車生產(chǎn)工廠，你一般會看到一些常見的生產(chǎn)設(shè)備，從組合機(jī)床到柔性化的加工中心系統(tǒng)。現(xiàn)在，一種新的加工系統(tǒng)正在汽車生產(chǎn)車間中悄然出現(xiàn)。
柔性混合式加工系統(tǒng)由靈活的組合機(jī)床和重型臥式加工中心組成。加工中心在該系統(tǒng)中主要完成大部分的加工任務(wù)，而其他專用機(jī)床主要負(fù)責(zé)一些關(guān)鍵的精加工。
混合式加工系統(tǒng)的最大好處就是可以讓制造商隨著需求的增加逐漸提高產(chǎn)能，而不會打亂整個工廠的生產(chǎn)節(jié)奏。此外，制造商還可以很好地控制設(shè)備的投入，以較低的產(chǎn)能開始工廠的初期運(yùn)轉(zhuǎn)。這就是密歇根州Redford地區(qū)一家戴姆勒公司——底特律柴油機(jī)公司（Detroit Diesel Corporation）所采取的策略。
Heller機(jī)床公司提供的混合式加工系統(tǒng)幫助底特律柴油機(jī)公司
提高了柴油機(jī)氣缸體加工的效率
針對其新型DD15重型發(fā)動機(jī)平臺，底特律柴油機(jī)公司分三個階段共投入幾百萬美元，購買了柴油機(jī)氣缸體的加工設(shè)備，其中即包括一個混合式的加工系統(tǒng)。這種全自動龍門加工系統(tǒng)負(fù)責(zé)加工該工廠1200磅特殊牌號的鑄鐵柴油機(jī)缸體，共分十個加工步驟，完成后即可進(jìn)行組裝。整個加工系統(tǒng)包含幾臺重型臥式加工中心、一個可更換刀頭數(shù)控加工中心和一些靈活的組合機(jī)床。通過該系統(tǒng)，底特律柴油機(jī)公司可以在不對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整的情況下生產(chǎn)多達(dá)32種不同的發(fā)動機(jī)型號。
在項目啟動初期，底特律柴油機(jī)公司產(chǎn)品開發(fā)部認(rèn)為有必要在所有型號的缸體上都確定下來相同的定位和裝夾點。最終，他們從加工的可行性上設(shè)計了DD15發(fā)動機(jī)。
為了推進(jìn)該項目的進(jìn)展，底特律柴油機(jī)公司還與Heller機(jī)床公司建立了合作。底特律柴油機(jī)公司生產(chǎn)管理經(jīng)理David Mitchell表示，Heller公司在整個項目中扮演了重要的角色，尤其在具有相同定位和裝夾點的11L、13L和15L發(fā)動機(jī)加工可行性的設(shè)計上起到了不可或缺的作用。以上這幾款發(fā)動機(jī)缸體都可以采用相同的夾具，這對同一型號產(chǎn)品產(chǎn)量的管理非常關(guān)鍵，同時還可以讓底特律柴油機(jī)公司在同一生產(chǎn)線上生產(chǎn)不同型號的產(chǎn)品。
該混合式加工系統(tǒng)中最主要的設(shè)備是Heller MCH-400D臥式加工中心，可以在同一加工系統(tǒng)中針對棱柱形工件直接上下料。這款設(shè)備的加工區(qū)域可以容納1.45米長直徑達(dá)1.68米的加工工件。
在發(fā)動機(jī)缸體第一步加工中，Heller加工中心對曲軸半圓孔進(jìn)行銑削，對前后面、底面和軸承蓋面進(jìn)行粗銑，還負(fù)責(zé)鉆孔。然后Heller HCS 450D采用組合銑刀對發(fā)動機(jī)缸體隔壁進(jìn)行銑削。在混合式加工系統(tǒng)的同一區(qū)域，一臺Heller柔性自動生產(chǎn)線緊接著對缸體耳軸的后端進(jìn)行面銑。在這一關(guān)鍵加工操作中，采用角度頭端銑刀。
汽車制造商越來越多地采用數(shù)控加工中心（上）和組合機(jī)床（下）
來進(jìn)行發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)，前者可以滿足于需要經(jīng)常變動的加工，而后者用于改變不多的加工。
Mitchell表示，Heller加工系統(tǒng)的一個好處就是在缸體隔壁粗銑這一關(guān)鍵加工中采用了可更換刀頭的銑床。這樣在進(jìn)行刀具更換的同時機(jī)器還可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就增加了生產(chǎn)效率。Mitchell還表示其他設(shè)備供應(yīng)商曾經(jīng)建議采用一種專用設(shè)備，但是在更換刀具時還是要停掉機(jī)器。
接下來的六個缸體加工工序由臥式加工中心完成，由Liebherr龍門吊完成上下料。為了保證公差和工件的規(guī)格，Heller采用了將尺寸較大的棱柱形缸體工件擺放到加工中心中按順序進(jìn)行加工的方式。
接下來，缸體工件被輸送到另外一臺MCH-400D機(jī)器上進(jìn)行氣缸水套的精加工、氣缸頭和法蘭面的粗銑、法蘭孔徑的平底鏜鉆、以及氣缸內(nèi)徑的粗鏜。
關(guān)于氣缸內(nèi)徑粗鏜的加工，Mitchell指出Heller公司提供的標(biāo)準(zhǔn)加工中心帶有一個U軸刀具激活裝置，可以對缸體水套進(jìn)行底部切削。他指出其他供應(yīng)商的設(shè)備沒有提供這樣一個功能。
接下來，一臺MCH-400D設(shè)備在氣缸頭和底面鏜孔并攻絲，然后對底面和軸承蓋安裝端面進(jìn)行精銑，接著槍鉆主機(jī)油孔并對側(cè)端襯套進(jìn)行精銑。
接下來，機(jī)油孔通過槍鉆方式完成，底面完成鉆孔、攻絲和平底擴(kuò)孔鏜鉆。在Op 70工序中，缸體左右兩邊完成鉆孔、鉸孔和攻絲。在該系統(tǒng)的最后一個加工區(qū)域，缸體前后面完成鉆孔、攻絲及鉸孔，此外采用角度頭球頭銑刀進(jìn)行倒角加工。
Heller柔性自動生產(chǎn)線接下來完成余下的加工。自動生產(chǎn)線采用柔性化的可配置設(shè)備單元，安裝在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備上。Heller將這些單元的界面進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，這樣與工件相關(guān)的單元，如刀架和夾具，在整個加工過程中都可以得到使用。此外這些自動生產(chǎn)線還有一個特點就是采用了自供給的控制站，采用分散控制原則。
Heller公司的柔性自動生產(chǎn)線的設(shè)計理念是可以通過程序的設(shè)定對機(jī)床進(jìn)行重新配置，這樣可以給用戶帶來較低的整體擁有成本。Heller表示，整體擁有成本不僅要考慮設(shè)備最初的資產(chǎn)投入，還要考慮整個使用周期內(nèi)設(shè)備的維修和保養(yǎng)成本。而且減少停機(jī)時間也非常重要。
在缸體加工的倒數(shù)第二個工序Op120中，柔性自動生產(chǎn)線采用同軸多孔鏜桿對曲軸孔進(jìn)行精鏜而獲得推力軸承面，同時完成對孔徑直徑的測量。另外一條柔性自動生產(chǎn)線對缸體前端面進(jìn)行精銑加工，接著傳送設(shè)備將缸體輸送到下一個加工設(shè)備——MCH-400D，對法蘭端進(jìn)行平底鏜鉆、鉸孔并測量。
在最后一步工序中，柔性自動生產(chǎn)線對缸孔進(jìn)行精加工及測量，對耳軸進(jìn)行端面銑削，同時加工出水槽。至此，缸體即可進(jìn)行組裝了。
據(jù)底特律柴油機(jī)公司制造總監(jiān)Joerg Sieverding表示，公司發(fā)現(xiàn)他們的組合加工線與Heller系統(tǒng)相比，不僅在柔性生產(chǎn)方面，在整個車間環(huán)境方面也有很大的差異。
“缸體加工區(qū)域的污染越少越好，因為發(fā)動機(jī)組裝就在Heller加工設(shè)備的邊上。我們以前從來沒有想過要這么做。但是所有設(shè)備布局都非常緊湊合理，”Sieverding說。
Mitchell還表示將加工和組裝放在同一區(qū)域從長期來看也會帶來好處。整個布局可以節(jié)省時間，組裝人員站在其工作位置就可以看到缸體是否在加工，因為他們可以看到缸體在生產(chǎn)線上的情況，相距大概只有40-50米，測量站也抬頭即見。此外，所有操作人員都在統(tǒng)一站在設(shè)備的一側(cè)，減少了叉車進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域的次數(shù)。
底特律柴油機(jī)公司與Heller的合作卓有成效，這主要在于雙方進(jìn)行了深入的溝通和交流。“達(dá)到這樣的效果，你需要一個愿意幫助你設(shè)計出滿足你要求的合作伙伴，一個愿意提出建議的合作伙伴。”Mitchell由衷表示。
