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埃馬克生產係統：優化渦（wō）輪增壓（yā）器軸（zhóu）的精加工（gōng）

2019-10-18 來（lái）源：埃馬（mǎ）克作者：-

渦輪增壓器生產屬於汽車（chē）製造中最具有挑戰性的任務之一：高硬度材料、精確的幾何尺寸要求、巨大（dà）的生產批量以及價格壓力等，為設備製造商和供應商帶來了艱（jiān）巨的挑戰（zhàn）。汽車行業（yè）持續不斷的輕量化，以及（jí）對排量較小的高性（xìng）能零件的需求增加，使得渦（wō）輪（lún）增壓器和軸類件逐漸成為了生產規劃者關（guān）注的焦點。在此前提下，所需的自動化生產解決方案不僅要能提高工件加工數量並降低“單（dān）件成本”，同時還要確（què）保高精度的（de）生產過程。針對（duì）上述（shù）挑戰，埃馬克最新（xīn）研發出一套整體化解決方案：在“出自一手”的整體連接式生（shēng）產係統中，可以完成渦輪軸的加工，其中包括預車、淬火和磨削，直到ECM 動平衡。在不到50 秒的時間內，工件便可以完成加工（gōng），質量也超（chāo）出預期要求。

渦輪增壓器軸（zhóu）生產解決方案一（yī）覽：每50秒，便有一個工件達到“最終質量”並（bìng）離開生產線。

在汽車製造領域內，節能減排已成為發展的必然趨勢。例如，德國機械設備製造業聯（lián）合會 (VDMA) 在其研究報告《轉型中的（de）驅（qū）動》 (Antrieb imWandel) 中（zhōng）預測，到（dào）2030 年，乘（chéng）用車內的汽缸數量將由如今的平均4.3個下降到4 個。未來的發動機還會變得更（gèng）小。同時（shí），發動機的排量也（yě）會變小，但（dàn）這可（kě）以通過提高渦輪增壓器增壓來進行補償：吸入的空（kōng）氣將被進一步壓縮，並（bìng）以最大壓力壓（yā）入燃燒室內。在實際（jì）情況下，由此便可達到極高的功率參數：在現代化的發動機中，壓（yā）縮機轉子（zǐ）最高轉速甚至可以（yǐ）達（dá）到每分鍾290,000 轉，並且部件也會產生極高的溫度。在此前提條件下，渦輪增壓器軸的生產便成為汽車製造行業中最具挑戰性的任務之一。這些采用（yòng）比如Inconel 等高性能材料製成（chéng），可以承（chéng）受高（gāo）達1,000 攝氏（shì）度的溫度，但這（zhè）類材料由於硬度極高而很難進行加工。盡管如（rú）此，渦輪（lún）增壓器（qì）仍然必須批量生產，具有高精度和工藝可靠性——埃馬克的標準要求，埃馬（mǎ）克的技（jì）術應用工程師Markus Neubauer 強調：“我（wǒ）們全麵（miàn）的專業知識使我們受益匪淺，畢竟這些涵蓋了從預（yù）加工到精加工（包括動（dòng）平衡）的整個工藝鏈。因此，包括規（guī）劃、項目管理、實施和服務的整條生產線都完全出（chū）自一手。這一優勢在建立新的（de）渦輪增壓器生產設施中起著決（jué）定性要素（sù）。對於客戶而言，整（zhěng）個規劃和售後流程（chéng）也大大簡化。”

在一條生（shēng）產線中（zhōng）完成車削、淬火、磨削和動平衡

從（cóng）預車和感應淬火、磨削（xuē）直到電化（huà）學動平衡的高要求生產工藝，已充分展示出這種工藝方法的優勢所在。生產線共分為五道主（zhǔ）要工序：

. 在生產線起始處，堆垛機械手將毛（máo）坯件放置在立（lì）式車床VTC 100-4的輸送帶上，之後由機床的工件機械手將（jiāng）工件（jiàn）運送到加工區（qū）內（nèi）。一次（cì）裝夾便可以完成渦輪軸的（de）預車，通過四軸加工確保縮短主加工時間。機床為倒立式（shì）設計結構，從而使切屑能自然掉落（luò），可避免切屑堆積（jī）。

一次裝夾，VTC 100-4的四軸（zhóu）加工方（fāng）式可保證在預車渦輪軸時縮短主加工時間。

. 另一（yī）個機械手從VTC 100-4 的輸送帶上抓取已預車完（wán）畢的工件，並將其送入EMAG eldec 的MIND-M 1000 機床中進行熱處理，工件會被很（hěn）快加熱到一個精確的溫度。專家們稱這一步驟為“消除應力”：即有針對性地消除工件中存在的任何應力。如果需要對工（gōng）件的軸承座進（jìn）行淬火處理，也可以在這台機床中進行。

在 EMAG eldec 的MIND-L 1000 進行熱處理：工件會被很快加熱到一個精確的溫度。

. 在（zài）第三和第四道工序中，會進行多項（xiàng）不（bú）同的磨削加工：首先（xiān）會在一台埃馬克HG 204 機床中進行軸的臥式磨削加工。之後，會在立式（shì）磨床VLC 200 GT 中精加工渦輪葉輪的環形槽和（hé）葉輪外部輪廓。在VLC 200 GT 的加工（gōng）區內，也可以使用一個選裝的（de）電動刷對葉輪（lún）輪廓進行去毛刺處理。

在第三和（hé）第四道工序中，會進行多項不同的磨削加工：首（shǒu）先會在（zài）一台埃馬克HG 204機床中進行軸的臥式磨削加（jiā）工。

在（zài）立式磨床 VLC 200 GT 中會精加工渦輪葉輪的環形槽和（hé）葉輪外部輪廓。

. 工件在經過清洗設備和測量係統之後，便來到最後一道工序：在EMAG ECM 的CS 機床中通過電解加工方式（shì）進行動平衡處理。這一無切屑工藝（yì）隻需要一個重複步驟便可完成。這種非接觸式的材料切削方式（shì）刀（dāo）具磨損極小——與（yǔ）切削（xuē）工藝相比，這是一項巨大的優勢。

完美工藝確保最終質量

汽車渦輪增（zēng）壓（yā）器軸（渦（wō）輪轉子）的整個加工過程在（zài）50 秒內即可完成。如果采用三班製運行，則每年的渦（wō）輪（lún）轉子生產量可達到420,000 至450,000個。通常（cháng）完成最後的動平衡處理後，工件便可立即安（ān）裝。“在這（zhè）類以及（jí）其他類似（sì）項目（mù）中，我們能夠始終確保提供量身定製的係統架構。出於（yú）這（zhè）個原因，埃馬（mǎ）克將向客戶提供（gòng）其所有（yǒu）的產品專（zhuān）業知識，其中包括各類不同（tóng）的刀具應用、多功（gōng）能車床的設計、整體控製係統和互聯以及與跨係統連接（jiē）等。”Markus Neubauer 總（zǒng）結說，“這些出自一手的專業知識在生產高要求工件的（de）過程中也（yě）是一項確保成功的要素，由此可以幫助我們在市場中站穩腳跟。”

從毛坯件到成品件隻需5 道（dào）工序。采用三班製運行時，生產線上每年的渦輪（lún）轉子生產量可達到（dào）420,000 至450,000 個。

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