EMAG Scherer 的立式車床：高速、高精度地大批量加工定子外殼
2021-10-26 來源： EMAG 作者：-
電動汽車生產(chǎn)中的工件數(shù)量迅速增加——但就目前的情況來看，這更像是未來的愿景。截至目前，“電動汽車”的銷售量仍然難以與傳統(tǒng)汽車匹敵。當(dāng)然也有例外情況，比如這家來自中美洲的供應(yīng)商公司通過使用EMAG Scherer 的工藝技術(shù)，清楚展示其中存在的潛力：總共 12 臺 VDZ 520 XL 型號的數(shù)控立式車床確保每天可加工多達(dá) 3,000 個(gè)用于純電動汽車電動機(jī)的定子外殼。這一解決方案的優(yōu)勢在于，具有極高的精度和過程可靠性。那么，機(jī)床主要有哪些性能特點(diǎn)呢？
彭博新能源財(cái)經(jīng) (Bloomberg-NEF) 研究機(jī)構(gòu)分析人員的分析表明，目前的電動汽車正處于一個(gè)過渡階段。根據(jù)這一分析，全球電動汽車的銷售量會在 2020 年上升到 250 萬輛，相當(dāng)于 20% 的增長率——但在之前幾年中，這個(gè)增長率其實(shí)更高。另一方面，“熱點(diǎn)”也正在發(fā)生變化：尤其是中國近年來在研發(fā)領(lǐng)域方面取得重大進(jìn)展，而歐洲市場的作用也正變得越來越重要：這里數(shù)量的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他地區(qū)。無論如何，彭博新能源財(cái)經(jīng)堅(jiān)定地認(rèn)為這種技術(shù)擁有非常“光明的未來”。
EMAG Scherer 擁有電動汽車制造方面的經(jīng)驗(yàn)
機(jī)械制造在電動汽車的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著核心作用。機(jī)械制造商必須研發(fā)相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)，以便能可靠精密地生產(chǎn)各種電動驅(qū)動系統(tǒng)核心組件——并且要支持遠(yuǎn)大于以往的生產(chǎn)批量。對于 EMAG Scherer 來說，這一發(fā)展并不是天方夜譚，因?yàn)檫@家位于德國哈瑙附近的阿爾策瑙的機(jī)械制造商已經(jīng)擁有制造核心電動機(jī)組件的經(jīng)驗(yàn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁式定子外殼。早在2018 年，該公司的專家們就受到一家來自中美洲的供應(yīng)商公司的委托，研發(fā)出一套基于 VDZ 520 XL 數(shù)控立式車床的高效加工解決方案。只需要240 秒屑到屑的時(shí)間，車床就可以在定子外殼上執(zhí)行八個(gè)切削工序。最終，每臺機(jī)床每天可以生產(chǎn)大約 320 個(gè)零件，而且客戶當(dāng)時(shí)訂購了六臺這樣的機(jī)床，能達(dá)到更高的工件產(chǎn)量。到目前為止，客戶方投入使用的機(jī)床數(shù)量已達(dá)到十二臺，清楚表明這一解決方案在各個(gè)方面都完全符合客戶的預(yù)期。
在 VDZ 機(jī)床中，可依次在定子外殼上執(zhí)行八個(gè)切削工序。節(jié)拍時(shí)間為240 秒。EMAG Scherer 還設(shè)計(jì)有一款雙主軸型的 VDZ 機(jī)床，在此機(jī)床中可在外殼上依次執(zhí)行兩道不同的工序。
高要求部件的專家
但是，這樣的訂單要求究竟是如何產(chǎn)生的呢？畢竟，這一工作領(lǐng)域?qū)τ谄渌S多機(jī)械制造商來說尚屬全新的領(lǐng)域。“在一次展會上，客戶與我們?nèi)〉寐?lián)系”，EMAG Scherer 的項(xiàng)目工程師 Mario Steigler 解釋說，“多年來，我們憑借適合各種高要求部件的高效加工解決方案在業(yè)界聲名鵲起，這當(dāng)然也起到一定的推動作用。我們從一開始就很清楚，這是一項(xiàng)在部件幾何形狀以及所需公差方面都有特殊要求的任務(wù)。”定子外殼的技術(shù)數(shù)據(jù)也證實(shí)了我們的評估：成品部件的壁厚只有 4 mm——公差僅 0.016 至0.25 mm，且圓度也非常高。另外，工件上還可以實(shí)現(xiàn)許多孔、槽及不旋轉(zhuǎn)對稱的幾何形狀。
車床會將部件高精度對齊和居中。個(gè)性化切削解決方案可確保過程安全性。
最后，專家們針對這些條件設(shè)計(jì)出完美的生產(chǎn)工藝流程：在 VDZ 520 XL 機(jī)床上，機(jī)床在注塑毛坯件上依次執(zhí)行八個(gè)切削過程——從內(nèi)表面、外部連接面和燒結(jié)襯套的高精度粗加工以及精加工，到銑槽至鉆孔或者銑削各種不同的橫孔和長孔。在此期間，SAV 的個(gè)性化夾緊解決方案發(fā)揮特殊的作用，通過這一解決方案可以高精度地對敏感部件進(jìn)行對齊和定心。此外，機(jī)床的整體設(shè)計(jì)也有非常重要的作用：盡管定子外殼是封閉式的，但車床的立式加工方法保證最佳的落屑方式；另外，具有 64.4 kW 功率和1,110 Nm 額定扭矩的同步驅(qū)動技術(shù)確保快速加工過程，穩(wěn)定的鑄造床身也保證極佳的減震特性。
加工時(shí)間持續(xù)縮短
除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，整個(gè)生產(chǎn)過程也極其簡單。操作人員只需將毛坯件放在相應(yīng)的循環(huán)式輸送帶上，并在加工完后再次取下即可。輸送帶可用作內(nèi)置毛坯件存儲器，而且無需操作人員值守，機(jī)床就可以在很長一段時(shí)間內(nèi)自行生產(chǎn)并在內(nèi)部完成高效的加工過程。一條上下料主軸從 V 形架上抓取工件，并通過一個(gè)集成的 12 刀位刀塔將工件快速送入加工區(qū)內(nèi)。短行程可以確保短換裝時(shí)間。目前，EMAG Scherer 的專家們正致力于進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)床。將來，在刀塔中會使用多刃刀，從而將加工時(shí)間進(jìn)一步縮短 30 秒。
集成的 12 刀位刀塔上也可以安裝動力刀具。
在同一臺機(jī)床中在定子外殼上完成兩道工序
數(shù)控圓形工件往返輸送車用作內(nèi)置毛坯件存儲器，由工作主軸自行為其上下料。
總的來說，EMAG Scherer 可以非常精確地根據(jù)客戶需求調(diào)整這些以及其他類似的機(jī)械制造解決方案，即使是更復(fù)雜的工藝流程也不在話下。例如，專家們?yōu)橹袊蛻粼O(shè)計(jì)出一臺配備兩個(gè)主軸的 VDZ 420 XL DS，可以在定子外殼上依次完成兩道不同的工序：粗加工和精加工外部幾何形狀(OP 10) 以及粗加工和精加工內(nèi)表面和連接表面，其中也包括鉆孔和銑削工藝流程 (OP 20)。該解決方案包括一條位于兩個(gè)加工區(qū)之間的數(shù)控旋轉(zhuǎn)軸。借助這條旋轉(zhuǎn)軸，可在 OP 10 和 OP 20 之間定向放置好工件或翻轉(zhuǎn)工件。工件節(jié)拍時(shí)間只有 130 秒，在此期間分別在兩個(gè)工件上同時(shí)執(zhí)行兩道工序。這樣就能將意外的非生產(chǎn)時(shí)間降至最低水平。
車床中也集成有一個(gè)翻轉(zhuǎn)單元
在這樣的背景下，根據(jù) Mario Steigler 的說法，EMAG Scherer 已處于“電動汽車熱潮”中的競爭優(yōu)勢地位。“我們的豐富經(jīng)驗(yàn)可以為我們帶來許多優(yōu)勢，因?yàn)閷τ谶@種復(fù)雜部件的生產(chǎn)過程，其質(zhì)量總是在早期設(shè)計(jì)方案階段就已確定。在這一方面，我們將對不同刀具應(yīng)用、多功能機(jī)床設(shè)計(jì)、控制和連接的所有知識都運(yùn)用到其中。同時(shí)，我們還向客戶透明地展示出現(xiàn)的所有問題，并在報(bào)價(jià)階段明確說明我們會如何解決這些問題。我們最關(guān)注的始終只有一個(gè)目標(biāo)：按照客戶要求的節(jié)拍時(shí)間和質(zhì)量生產(chǎn)出最佳的部件。這當(dāng)然也適用于每一個(gè)電動機(jī)部件。”
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