五軸加工中心在汽車發動機制造中的應用
2023-3-27 來源： 格勞博機床（中國）有限公司 作者：-
汽車供應商 Saarotec 將格勞博通用加工中心與裝配、清洗和檢測站相結合。通過這種方式，該公司正在以極高的生產效率和靈活性致力于生產批量可變的不同規格產品。
現如今，企業為汽車制造商供貨變得愈發困難，這是由于各類需求都在不斷增加。一方面，作為供應商需要向汽車制造商交付經過全面檢測并可以即刻投入裝配的最復雜的零件 ；另一方面，供應商們還要不斷優化自身的工藝流程。
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品和服務可以是一項很好的業務。這家如今擁有約 250 名員工的公司前身也是一家汽車供應商。Saarotec 總經理Martin Bleimehl 先生說 ：“Saarotec 專注于圣英格貝爾特的業務，在作為全新起點的 2009 年制定了明確的戰略，由位于皮特林根（Püttlingen）的主要合作伙伴Tosch Beteiligungs 來進行管理，該公司一直以來都是一家夾具供應商。我們只想為最好的汽車制造商服務，并始終致力于年產 20 000~250 000 件曲軸箱和缸蓋零部件的生產項目。”
圖 1 汽車供應商 Saarotec 實現批量生產
由于 Saarotec 在制造工藝流程上擁有專業技術，該公司已經可以參與到未來的發動機零部件規劃工作中。“我們可以完美規劃各自互不相同的制造工藝流程，進而實現快速投產。在特定條件下，我們甚至能夠在幾個月內開始周產量約2000 個曲軸箱的生產制造。”Bleimehl先生說。
在生產單元內混序生產不同規格的零部件對于高質量的乘用車發動機，Saarotec 需要生產六種不同的規格，同時生產批量也變得靈活變化。Bleimehl先生補充道 ：“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對各自不同的需求。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。對我們來說，這也是將風險最小化。”
因此，Saarotec 公司選擇了一個非同尋常的生產理念。將原本作為獨立機床的格勞博五軸聯動通用加工中心 G550互聯起來。借助現有技術，Saarotec 能夠完全獨立地與熟悉的系統業務合作伙伴共同設計生產單元。這樣既節省了成本，又節省了時間。“由于格勞博出色的制造經驗，這個理念被認為具有很高的可行性。幾年前，我們必須要在短時間內提高一個發動機零部件的批量生產能力，從而擴充汽車制造商的產能。在當時，上述生產單元的交付時間為兩年，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五軸聯動通用加工中心 G550 來進行驗證。在這家明德海姆制造商專業工作人員的大力幫助下，我們在幾周內就對這臺通用加工中心進行了改造，以適應一系列條件下的驗收。通過適當的優化，機床的準備和切削時間得以顯著縮短。此外，在設計生產單元時，必須圍繞機床建立用于集成和自動化的接口并將其參數化。如今，在我們的樣件部門，可以看到這臺 G550 配備了托盤交換器、容量最大的刀庫，并集成了測量技術，它為我們提供了在新項目上一個工程師所希望得到的一切。”Bleimehl 先生談到了這個項目的成功開始。
格勞博區域銷售經理 Joachim Schemel 先生補充道 ：“格勞博非常愿意接受 Saarotec 的創新性理念。我們直接進行了面對面的充分交流。因此，即使將通用加工中心改造為可進行批量生產機床的最初想法似乎有些牽強，我們仍然能夠迅速提供恰當的解決方案并在圣英格貝爾特實現。其實通常來說，這些應該屬于我們的系統業務領域。”
通用加工中心的表現勝過系統機床
從那時起，這家位于圣英格貝爾特的公司就對格勞博研發和服務技術人員的資質以及格勞博通用加工中心的實力深信不疑。這正是如今極為成功的互聯加工中心生產單元理念的開始。
圖 2 格勞博五軸聯動通用加工中心 G550 成為曲軸箱生產單元的一部分
圖 3 得益于自主設計的設備，生產單元能夠生產各種規格的零部件而無需人工改造
依靠全新組成安裝的生產單元，Saarotec 能夠每年生產約 120 000 個鑄鋁曲軸箱，生產單元中的設備包括 13臺格勞博五軸聯動通用加工中心G550、一個 AMT 裝配站、一條Kóster 裝配線和兩個 MTM 清洗單元。這個生產單元在全部安裝完成后，僅在短短六個月內就全部投入了使用，并可以進行銑削、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技術，早在幾年前，生產工程師就已經規劃好了所需的工序和來自格林（Gehring）的磨床。
此外，生產單元中還配備了個性化的機床組件，例如缸套的熱裝配和擰緊曲軸軸承蓋，這兩個工作步驟完全集成到了生產單元的工作循環中 ；曲軸箱上的冷卻液和油孔也可以通過特殊的塞子自動關閉 ；另外還有泄漏檢測和曲軸箱的最終清洗。各個工作站通過滾道互聯，并由工業機器人為格勞博的通用加工中心 G550 以及裝配和檢測站上下料。
這個理念是與自動化領域的專家 Bartsch 公司合作實現的。根據循環時間不同，工作站之間具有特定的緩沖區。除此之外還集成了手動檢測站，以確保百分百的優秀品質。一臺工業機器人可為兩到三臺格勞博通用加工中心上下料，這些加工中心則依靠兩個夾具對曲軸箱進行三到五軸的加工。
圖 4 格勞博區域銷售經理 Joachim Schemel 先生（左）和 Saarotec 總經理 Martin Bleimehl 先生（右）
圖 5 將手動測量和檢測站集成到自動化工藝流程中
Bleimehl 先生解釋說，這種制造結構實現了最大的靈活性。“80% 的曲軸箱直接交付到裝配線。為了適應每周變化的生產批量，我們可以對生產單元進行一些改動，例如移除或增加一臺加工中心，或是增加另一個裝配站。”他補充道。依靠這一理念，在高生產力的生產單元中甚至可以生產單一批量的零件。此外還有一個優勢是，在合同期滿后格勞博的五軸聯動通用加工中心還可以繼續用于其它不同的加工。因此，這一投資并不局限于單個生產單元和合同。
圖 6 靈活的生產單元由格勞博五軸聯動通用加工中心 G550 組成
根據類似的理念增加生產設備事實證明，在圣英格貝爾特的曲軸箱生產非常成功，因此 Saarotec 在附近的皮特林根（Püttlingen）建立了另一個生產基地。“我們租用了合作伙伴 Tosch的車間來運營生產基地。目前，我們在那里生產三缸曲軸箱。由于我們在圣英格貝爾特已經積累了豐富的生產理念經驗，也將進行類似的生產。”Bleimehl 先生說道。與之前相同，格勞博的五軸聯動通用加工中心通過機器人與裝配和檢測站互聯，每周可生產多達 5000 個曲軸箱。包含集成缸套熱裝配在內，AMT、Dürr 和 Köster 作為關鍵供應商也為這個生產單元提供了最重要的組件。此外，在此之前完成安裝的生產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 先生總結了該生產理念的成功之處 ：“Saarotec 的機床業務主要是系列化的批量生產，而非大規模生產，因而由加工中心組成的生產單元在生產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動通用加工中心尤其能創造靈活且具有性價比的解決方案，特別是需要較短的響應時間和較小的生產批量時。依靠現有的專業技術以及與格勞博經驗豐富的機械和軟件工程師緊密合作，Saarotec 能夠完美地實現這些方案。不過，當需要實現更高的產量，以及更長的項目規劃和實施階段時，格勞博的系統解決方案仍然值得作為首選。”
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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