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34 秒节拍中的齿轮生产

时间:2021-05-08来源:KAPP NILES

导语:最大限度地缩短生产时间以确保竞争力,是汽车行业最重要的任务之一。这一点,Henry Ford 早在一个世纪之前就认识到了。经过数十年的优化,现在很难在保持相同质量的同时进一步缩短加工时间。但是,大众卡塞尔公司在变速器生产中,使用 KAPP NILES 集团的齿轮磨床实现了这一点。

  位于鲍纳塔尔的大众卡塞尔公司拥有 17000 名员工,是德国第二大工厂。这里主要生产汽车变速器。目前的生产包括十个不同的系列。其中半数的生产线使用了 KAPP NILES 的齿轮加工中心。总部位于科堡的这家公司是使用可修整刀具进行滚动磨削的专家;这种加工技术整合了效率和质量。

       每天生产 880 个变速器

  KAPP NILES 的机床还用于生产奥迪 DL 382 双离合变速器。为了实现七个档位切换,这种变速器需要十六个齿轮 - 十个磨削,六个珩磨。生产 24 小时不间断进行,根据需要每周工作 5-6 天。大众集团的目标是在生产中实现 EPEI 值为 1  天。EPEI 表示“every part every interval(单件间隔)”。这表示,每天可以生产上述变速器的完整系列。然而,这种所谓的平滑生产需要平稳的工艺流程和高度的灵活性。Christian Hahn 作为技术总监,负责 DL 382 双离合变速器的生产过程(图 1)。他描述了生产流程:“我们有五个 KAPP NILES 齿轮加工中心用于车轮生产,另外有两个用于车轴生产。为了达到 1 天的 EPEI 值,我们在车轮生产中每天需要对机床进行两次装调。这样我们每天可以生产十种不同的车轮。”

          这种灵活生产时的最大挑战是达到较短的节拍时间。为了每天生产 880 个变速器,一台齿轮生产机床必须生产 1760 个零件。根据所有的停机时间和装调时间,实现 34 秒的生产线节拍。通常的生产线节拍为 39-40 秒。KAPP NILES 应用工程师 Bernd Kümpel 分析了这些数字:“节省 5-6 秒听起来似乎挺少的,但是它相当于 15%。

  如果去掉至少 40% 不可影响时间,那么实际流程时间相当于减少了 30-40%。 从这个意义上来说,34 秒是一个相当大的挑战。”

  图1:Christian Hahn,负责 DL 382 双离合变速器的生产

 

在装调,修整和测量过程中节省几秒钟

  我们一共使用了七台 KAPP NILES 机床,它们占地面积小,非常适合大众集团的高度自动化生产:三台 KX 100 DYNAMIC (Bild 2) 和两台 KX 260 TWIN 用于车轮生产,两台 KX 160 TWIN 用于车轴生产(图 3)。

 

 

 

 

 

 

 

图2:在车轮生产中:KX 100 DYNAMIC         图 3:在车轴生产中:KX 160 TWIN

  Christian Hahn 和 Bernd Kümpel 从一开始就认为,只有结合多种措施才能实现所需的节拍时间。为了最大限度地减少日常装调时间,Christian Hahn 确保在一台机床上生产的车轮具有相同大小的钻孔。为此,他必须装调机床,而不必装调夹具。 通过 KX 100 DYNAMIC 的智能化装调概念,最大限度地减少了剩余的装调费用。一台机床每次只需 20-25 分钟。“由于采用半自动装置,KX 100 DYNAMIC 非常人性化”,Bernd Kümpel描述了这一概念。“完整的装调只需一把内六角扳手。这样您可以操作修整辊的液压扩张夹盘,其他都无螺纹地连接到 HSK 接口(空心锥柄)。通过机床控制系统上菜单导向的简单循环,为操作员提供可视化的支持。通过菜单引导和确认,确保工作步骤没有错误或遗漏。从而防止代价昂贵的故障。

  刀具的修整采用实心型材辊。这意味着可以同时接近并成型加工所有档位的圆柱蜗杆。因此,使用 5 档实心型材辊,在不损失质量的情况下,修整时间可以减少一半以上(图 4)。

  节约时间的另一项重要举措是集成测量系统。Christian Hahn 介绍了它的优点:“在每次装调之后,必须在机床外进行质量测量。虽然现在仍然需要这样做,但是质量相关的主要参数可以使用集成的测量探头在机床内完成。它大大节约了时间,因为我们在获得外部测量结果之前就可以生产了。”KAPP NILES 机床的集成测量系统显著加快了重启速度。在外部测量中,只需检查更多齿轮,并生成齿轮监测的测量日志。

  为新的刀具技术预留空间

  寻求优化潜力还包括实际的磨削过程。3M™ 的 Cubitron™ II 刀具采用了一种前瞻性的方法,与传统的可修整砂轮相比,它具有几何定义的三角形刀体。Christian Hahn 解释了这些刀具的优点:“简单来说,您可以完成更困难的加工,即一次性更多更快地切除材料。”

  KAPP NILES 还完成了大量的内部磨削实验,以便在 DL 382 部件上使用该刀具的优势。Bernd Kümpel 补充说:“使用 CII,您可以切除大量切屑,而不会在部件上造成热损坏;根据不同的部件,与其他磨削工具相比,它最多可节省 30% 的时间。”

  节省空间和成本

  这种生产的突出特点是贯穿整个车间的输送带连接(图 5)。因此,我们的员工喜欢将其称为“高速公路”。可用空间有限。因此,首选非常紧凑的 KX 100 DYNAMIC 机床。这种机床具有两个单独的可旋转立柱。其上安装了可垂直移动的 Pick-Up 轴,并分别配有一个工件主轴。当一个工件被磨削时,另一个 Pick-Up 轴取下成品工件,并将未加工部件装载到工件主轴上。工件在工作空间之外对齐,使得工件主轴可以加速到加工转速,并旋转到工作空间。因此,停机时间减少到最低限度。

  输送带的装载和卸载由转换器完成(图 6)。Bernd Kümpel 解释了其原因:“我们通常用输送带直接移动到机床下方。但是在这里是不可能的。通过转换器,我们可以平衡从输送带到机床的高度和距离。”这种解决方案不仅紧凑,还具有成本效益。“集成的自动化解决方案的成本要高得多,约为机床价格的 25%,

  ”Bernd Kümpel 补充道。“一般的转换器不到机床价格的 10%。”

  计划成果

  通常会严格计算改装和启用时间。这个项目也是如此。但是我们实现了更高的目标。Christian Hahn 说:“我对于施工现场和现场服务的支持非常满意。这个机床概念令人信服,我们一起克服了所有困难。特别是节拍时间是一个关键点。这一点我们也解决了。”为此没有多少时间。2016 年夏天,我们进行了启用工作,包括机床性能测试,为此我们在每种型号的机床上生产 100 个部件,并 100% 测量。生产从九月第一周开始。

 除了节拍时间之外,我们还克服了其他困难,例如在车轴生产中的困难(图 7)。Christian Hahn 描述如下:“车轴是空心的,因此相对不稳定。这需要一种特殊的夹紧技术,和一台能够在磨削过程中吸收不可避免的振动的机床。”KX 160 TWIN 凭借其坚固的结构实现了这一点。它关系到磨削质量。

  为了确保在紧急情况下的快速服务,KAPP NILES 在卡塞尔派驻了一名员工,专门负责卡塞尔大众汽车厂。对此 Bernd Kümpel 介绍说:“我们的最终目标是保障生产,无论出现哪种问题。”深得大众公司赞赏的全方位支持(图 8)。

标签: 磨齿机

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