目前國(guó)際汽車市場(chǎng)景象繁榮，增長(zhǎng)勢(shì)頭猛勁。 根據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Polk 的數(shù)據(jù)表明，2011年轎車銷量相比2010年增長(zhǎng)了百分之三。 許多汽車及供貨商企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)繁忙，形勢(shì)蒸蒸日上。 面對(duì)接踵而至的訂單，一方面短時(shí)期內(nèi)對(duì) ”精宜生產(chǎn)“ (及時(shí)化生產(chǎn)) 的零件需求將大幅攀升； 另一方面對(duì)如何把好零件的質(zhì)量關(guān)也提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 一個(gè)應(yīng)用實(shí)例證明：通過采用新結(jié)構(gòu)的機(jī)床工藝，不僅可以輕松迎接以上挑戰(zhàn)，而且可以為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)質(zhì)量起到推動(dòng)作用： 這就是史無前例的曲軸和凸輪軸創(chuàng)新磨床。 采用埃馬克研發(fā)的同步支撐磨削技術(shù)可以使曲軸和凸輪軸制造商的生產(chǎn)效率提高百分之 70 – 實(shí)現(xiàn)量的飛躍。
以中國(guó)為例: 雖然最近一段時(shí)間中國(guó)的轎車市場(chǎng)增長(zhǎng)有所放緩，但和世界其它市場(chǎng)相比， 這個(gè)”中心之國(guó)“仍一如既往扮演著世界經(jīng)濟(jì)龍頭角色。 2009年中國(guó)的轎車產(chǎn)量還是1千1百萬輛， 到2010年其轎車產(chǎn)量已增長(zhǎng)到1千4百萬輛。 2011 年增長(zhǎng)雖有所減緩， 但轎車總產(chǎn)量仍達(dá)到1千5百萬輛 (數(shù)據(jù)來源: PwC, Statista). 與此同時(shí)，轎車零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)或變速箱總成的進(jìn)口量也在快速增長(zhǎng)。 根據(jù)德國(guó)貿(mào)易和投資機(jī)構(gòu)的外貿(mào)專家估計(jì)，中國(guó)已成為世界第三大進(jìn)口國(guó)。 面對(duì)如此快速增長(zhǎng)，人們不禁要問，應(yīng)如何通過經(jīng)濟(jì)有效及高質(zhì)量的生產(chǎn)手段來應(yīng)對(duì)？中國(guó)境內(nèi)外的生產(chǎn)基地應(yīng)如何規(guī)劃生產(chǎn)，才能滿足這個(gè)增長(zhǎng)需求?
曲軸和凸輪軸加工的優(yōu)秀實(shí)例
眾所周知，由于曲軸和凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)核心零件，且鑒于其幾何結(jié)構(gòu)和尺寸的特殊性，生產(chǎn)工藝特別復(fù)雜。 這兩個(gè)零件的加工過程中，由于磨削工藝必須保證組件的尺寸，所以在整個(gè)加工鏈中占據(jù)著特殊的的地位。 另外磨削很耗時(shí)，精度要求也很苛刻， 特別是在加工細(xì)長(zhǎng)軸類件時(shí)，因?yàn)楣ぜ诩庸し较虻膭傂圆睿酝枧渲枚鄠€(gè)中心架來穩(wěn)定工件。因此， 工件穩(wěn)定后，加工時(shí)的進(jìn)給還需控制得較小，特別是在消除不準(zhǔn)確的真實(shí)誤差時(shí)。而進(jìn)給小，就意味著節(jié)拍高，產(chǎn)出低。 “我們?cè)谘邪l(fā)立式軸類件磨削工藝時(shí)，在這一問題上很下了一番工夫。 我們的研發(fā)思路是盡量減小磨削時(shí)施加給工件的外力。 只有這樣才能提高進(jìn)給“，埃馬克薩拉赫機(jī)床有限公司首席執(zhí)行官 Guido Hegener 博士解釋說。
埃馬克 VTC 315 DS 機(jī)床
施加給工件的外力小
配置了埃馬克最新研發(fā)的同步支撐磨削技術(shù)的 VTC 315 DS 機(jī)床，在減小工件外力方面取得了重大突破。 這一新技術(shù)的原則是采用了兩個(gè)互相對(duì)置的砂輪，加工曲軸或凸輪軸時(shí)砂輪的運(yùn)行方向剛好相反。 由于砂輪在工件兩側(cè)互相對(duì)置，所以同步切削時(shí)， 進(jìn)給方向的徑向力互相抵消。 機(jī)床同時(shí)配置了一個(gè) NC 數(shù)控支撐架，它支撐住工件的一端， 所以工件不會(huì)偏離于任何一個(gè)方向， 而且切向力也被消除。 ”這個(gè)設(shè)計(jì)在許多方面都體現(xiàn)了良好的正面效應(yīng)“，Guido Hegener 先生說。 “一方面， 由于工件夾緊的剛性好， 所以在加工凸輪軸或曲軸這類細(xì)長(zhǎng)工件時(shí)，也可使用極高的進(jìn)給； 另一方面，兩個(gè)砂輪同時(shí)磨削， 所以和當(dāng)今常見的磨削工藝相比， 大大縮短了加工時(shí)間。
幾何形狀復(fù)雜的凸輪輪廓也可以采用同步支撐磨削技術(shù)進(jìn)行同步加工
立式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
提高加工經(jīng)濟(jì)性是埃馬克磨床強(qiáng)調(diào)的另一個(gè)設(shè)計(jì)宗旨。 采用 VTC 315 DS 加工軸類件時(shí)，工件在機(jī)床內(nèi)立式夾緊。 工件主軸(頭架)布置在機(jī)床上方，尾架布置在下方。 工件在在這種狀態(tài)下進(jìn)行全套磨削加工。 由于工件立式夾緊，所以落屑非常理想。 切削液連同鐵屑可被簡(jiǎn)單而高效地送出加工區(qū)。 另外切削液不流經(jīng)機(jī)身， 所以切削液溫度在整個(gè)磨削過程中都不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。”這也是決定加工質(zhì)量的一個(gè)重要因素，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)的熱傳遞很少“，Guido Hegener 解釋道。 同時(shí)由于采用立式結(jié)構(gòu)，機(jī)床的操作方便，生產(chǎn)流程高效。 除此之外，采用 VTC 315 DS 機(jī)床還可以省略使用特制的端面驅(qū)動(dòng)，大大簡(jiǎn)化了換裝過程。
對(duì)凸輪軸進(jìn)行全套加工的生產(chǎn)系統(tǒng)： 從軟加工到磨削全部采用 VTC 機(jī)床平臺(tái)。
尺寸精度極高的 4 缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸
用戶使用了同步支撐磨削技術(shù)后有哪些體會(huì)呢? “用戶的信息反饋頗正面，非常好“ Guido Hegener 慨言， ”采用這一磨削原理特別適合加工最大長(zhǎng)度 600 毫米以下的變速箱軸、 萬向節(jié)軸、泵軸或平衡軸。 加工這些零件時(shí)， 新磨削技術(shù)在效率方面顯示了巨大優(yōu)勢(shì)。 和傳統(tǒng)磨削工藝相比， 新磨削技術(shù)的節(jié)拍時(shí)間最多時(shí)可縮短百分之 70。“ 與此同時(shí)加工質(zhì)量也有所提高。
其中典型的例子是新磨削技術(shù)在加工 4 缸凸輪軸鑄件中的應(yīng)用。 該凸輪軸的主軸頸分順序加工，每個(gè)順序的磨削時(shí)間是五秒鐘。 雖然磨削時(shí)間短，但加工的圓跳動(dòng)精度卻能保證在 10 μm 內(nèi)。 這個(gè)精度結(jié)果大大高于允許的公差極限， 也明顯好于傳統(tǒng)磨削技術(shù)的加工結(jié)果， 勿容置疑這是一個(gè)質(zhì)的飛躍。
同步支撐磨削技術(shù)原理
雙砂輪同步“加工“凸輪軸
同步支撐磨削技術(shù)不僅適用于圓加工，也適用于非圓加工領(lǐng)域，例如用它可以同步加工 4 缸凸輪軸的凸輪輪對(duì)， 也就是說四個(gè)砂輪同時(shí)在一個(gè)凸輪軸上磨削。 采用這項(xiàng)技術(shù)不僅大大縮短了加工時(shí)間，同時(shí)也提高了凸輪的輪廓質(zhì)量，為用戶帶來了雙重收益。
采用埃馬克這一創(chuàng)新工藝，能使凸輪軸的整個(gè)加工工藝鏈 – 端面加工、車、銑、深鉆孔、圓磨和非圓磨 – 都在立式裝夾下完成。
巨大的市場(chǎng)商機(jī)
鑒于新工藝的種種優(yōu)點(diǎn)，埃馬克公司負(fù)責(zé)人認(rèn)為它具有巨大的市場(chǎng)商機(jī)應(yīng)該是意料中的事情。 其實(shí)同步支撐磨削技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還體現(xiàn)在其它方面: 例如較短的加工時(shí)間也意味著能耗降低。 “和傳統(tǒng)加工技術(shù)相比’單件能耗’降低明顯，其結(jié)果是為用戶節(jié)約了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用“，Guido Hegener 先生確認(rèn)說。 另外和臥式機(jī)床相比，立式結(jié)構(gòu)的機(jī)床占地小。”工藝經(jīng)濟(jì)有效，操作簡(jiǎn)單方便，質(zhì)量高超出色 – 正由于同步支撐磨削技術(shù)具備這些傳統(tǒng)技術(shù)無法擁有的優(yōu)點(diǎn)，它必將成為市場(chǎng)的寵兒“，Guido Hegener 先生充滿自信，躊躇滿志。
