AMS探究碾磨工艺在满足产量需求和质量需求上所面临的挑战。
Heller machines work around the clock at CastAlum

为汽车业供应技工部件存在一个特殊的挑战,极大依赖产量提高和精致的质量。这个问题由于机械加工的棱镜性质而使加工操作难上加难。只有认真研究加工、卡具和模具才能找到成功生产汽车零部件的方法。

这个问题在英国Welshpool的铝压铸厂CastAlum体现得淋漓尽致。该厂已经开始通过制造铸件来提高产品的价值。在获得了两个汽车公司合约之后,公司发展加速,主要提供加工转向装置和变速箱。

这两个合同带动了生产力,今年CastAlum公司将制造700,000个铸件,可以考虑增加一个输送线。但是公司说,如果汽车组件将来发生变化的话,就很难调整。这个输送线的增加也会在产量没有提高之前就增加投资成本。

逐步安装HMC
之后购买的双棘爪、四轴卧式电机中心(HMC)就是解决问题的方法,因为这个设备可以根据产量的提高逐步安装,而且很容易为任何组件进行重新配置。CastAlum选择Heller H2000模型结合Mapal机床,每个星期检查CastAlum工具箱两次,确保持续可用性。

10 Heller H2000 HMCs populate the production hall at CastAlum

10 Heller H2000 HMCs populate the production hall at CastAlum

今天,共有10个H2000 HMC入驻Welshpool的主楼生产大厅。每个中心都可以加工任何型号的专线装置或变速装置,为制造提供了灵活性。每个机器之间都有起重机,可以迅速改变夹具。

铸件从铸造厂出发,装在很长的U型链条式输送机上,途径所有H2000机器,这在一个紧凑的空间里创造了精益的制造环境。每个运输车上都装有芯片,能够识别铸件的型号和目的地,自动将铸件转移到生产线旁边的缓冲区,便于操作员操作。

粗铸件经过人工装载到第二个机械托盘上的夹具上,准备进行第一个操作。在完成了前期的加工件卸载工作,以及部分加工组件重新定位到另一个夹具上之后,第二个操作才会进行。两个操作分别对不同的组件进行。因此在完成一个托盘指数之后,加工完成的逐渐就会拉出来,通过输送机送到检测部门,然后再进行发送。

CastAlum公司执行董事Keith Brown说,“Heller加工中心的平均运行时间为95%,这对人工装载双侧托盘机械来说已经很高了。这主要依赖于材料到达第二个托盘的效率和到达主轴的速度,这就会减少更换次数。机器工作时间是每周6天,每天24小时,误差为10µm,加工能力为1.67Cpk。”

减少产出时间
另一个英国转包制造商BCW Engineering也赞成使用卧式电机加工中心。公司日前投资购进Okuma MB5000H HMC,里面有10个托盘共用系统,增加了汽车组件产品的精确度。

集团工程总监Tony Kilfoyle解释说,“减少生产次数的一部分原因是托盘从公用系统出来到达主轴的诉苦更快,因此装配无法延误下一个循环的启动。转换因此限制了自动化托盘改变时间,不超过35秒。一旦零部件制造完成,循环也会加速,因为线性轴的速度达到60m/min从而减少了闲置时间。此外,循环中切口内因素也就缩短,而金属切削的速度达到15,000rpm轴。”


“这个行业的质量水平和创新程度都非常高,因此我们必须紧跟趋势,保持竞争力” – Thomas Kaiser, Kaiser Werkzeugbau


加工时间的大幅降低对很多BCA汽车零部件的生产都非常有意义,比如捷豹路虎,福特,阿斯顿马顿。该转包商是很多公司的以及供应商,开发和供应原型,并在紧急时输送组件。

Kefoyle指出,大部分BCW的70个机床都是工作紧张的生产中心,每天24小时工作。结果,公司正在寻求稳健发展,不仅在结构上,而且还在主轴、工具变换器、旋转轴和冷却剂传送系统。这些特别会造成HMC的问题,但是BCW称,MB5000H因其功能可靠性而晋升最高机械行列,而且Okuma标准化有助于将来HMC起重装置。

An Okuma MB5000H HMC with a 10-pallet pool has added capacity at BCW An Okuma MB5000H HMC with a 10-pallet pool has added capacity at BCW

机械是由英国NCMT供应,10托盘单位拥有很多特点,比如完整数控转台,218位工具库,70bar高压冷却剂。起重装置里还包括2个额外的托盘,能使12个不同的夹具同时启动。用于工件测量的Renishaw OMP60接触式测头,以及用于工具破损检测和自动晋级TS34桌式探头也已经调整。在机械后面安装了木屑管理系统和水雾手机系统。

模块方法
HMC的替代方法就是更加模块化方法,即同时使用多个曲轴。像Mikron Multistep XT-200这样的模块机械中心,已经开始在单一夹具上利用芯片到芯片短距离循环(不足一秒钟)生产棱镜零部件。除此之外,该系统能在几分钟内就可以更换工具,同时能使用4个加工主轴。

这个结果的每个零部件成本都很低。每年使用德国制造商生产的500,000个不同变形的涡轮增压器壳体,成本就能达到35%。

涡轮增压器壳体的批量大小区间在500和1000之间。因此,机器操作员不得不经常更换工具。以前的机器要花费80分钟,但是现在使用Multistep XT-200的话,20分钟就足够了。此外,过去由12个员工在300平方米的地方操作4台机器。过去这些机器是多轴加工中心和自动车床,而工件必须要夹紧两次。现在,德国公司生产涡轮增压器铸件,6个员工在只有一半的操作空间利用2台机械工作。所有的这些因素能使每个零部件的成本减少35%。

Multistep XT-200机械在一个装置制造的涡轮增压器壳体有5个半面。不同的加工步骤(在30步到40步之间),比如选装、碾磨和钻孔都需要±25µm误差,以及1.67Cpk生产力。据Mikron称,成功应用该技术的有ABS系统、增压器叶轮、共轨喷射系统的喷嘴座、液压泵外壳和散热器。

交易工具

Toolmaker RP Technologies now has 12 Hurco machines Toolmaker RP Technologies now has 12 Hurco machines

工具制造是英国公司RP Technogies注塑模具奉行的标准。公司包括6个压力在60吨到320吨之间的Borche压力机。工厂正在准备短前置时间的组件生产,一次举起1.2公斤的组件。大约50%的产量都用于汽车业,不仅是装修还是阀盖下组件,比如Range Rover Sport, Autdi R8 Etron, F-Type Jaguar以及Ford Ranger汽车。

铝模基础材料制造能保证100,000零部件,用于连接原型设计和大批量生产,以及Hurco来源的3轴立式电机中心(VMC)。事实上,RP现在拥有12个Hurco机器 — 第一个5轴模型,VMC30U是2012年交付的,而最新两个机器是VMX30Mi模型。

品牌忠诚度
由于机器的硬度,公司起初选择Hurco,因为公司相信这会保证工具钢的小公差加工,并能获得很好的表面处理,减小手工打磨工作量。当然,保持对一个机器和管理的忠诚,提高了优势,任何公司操作员都能使用任何加工中心,并且在互相之间无接缝调换。所有机器都与CADCAM系统联网,之间的电缆线超过10公里。

RP Technologies公司的磨具得到6周的订货单,任何时候都可以通过工具制造部门得到改善,而且这种势头还在继续。公司空间还以容纳20个左后Hurco VMC机器,而下一个磨具很可能是5轴机器。这样RP Technologies公司的5面机器范围和3D平面仿形切削就会拓宽。

向东几英里,伯明翰工具制造厂Elkington Brothers是另一个从Hurco碾磨技术获益的公司。公司在过去的18个月里已经增加了2个Hurco机器,提高了加工速度,改善了产品表面。执行董事James Kelly正在寻找获得公司第一个5轴机器的机会,之前的几年里一直使用3+2设备。

快速计算时间       
公司生产多种模具,包括模型、夹具及固定装置。公司90%的工作都和汽车业有关,包括很多RIM(注射成型)模具,用于生产基石、缓冲器和阻力版。

Elkington Brothers公司的机器与Delcam公司的PowerMill CAM软件相结合,帮助公司进行调整,提高工作效率。这也得益于捷豹路虎公司向该地区进行大力投资。据Kelly称,PowerMill计算速度越开,就越节省时间:比如为一个汽车气缸盖制造模具需要24周,但是现在只需6周。

 

 

 

 

比赛成功

Motorsport parts produced on DMG Mori machines at Kaiser Werkzeugbau Motorsport parts produced on DMG Mori machines at Kaiser Werkzeugbau

德国Kaiser Werkseugbau公司使用的17个机床来自DMG Mori公司,用于为运动赛车项目送递机械零部件,项目包括Prosche 919混合动力车,在FIA世界汽车耐力锦标赛(WEC)LMP1级别比赛。

公司股东兼执行董事Thomas Kaiser说,“零部件越复杂,对我们服务的范围就越有帮助。这个行业的质量水平和创新级别特别高,因此我们已经要紧跟趋势,保持竞争力。”

大约有70%的Kaiser Werkzeugbau公司的产品都用于跑车,剩下的用于满足汽车原型零部件的订单。关于Prosche 919混合动力车,公司制造了多种机械零部件。.

销售部经理Ragnar Bregler说,“从制动盘到方向盘组件,从发动机到结构零部件,我们能制造几乎所有的赛车主要零部件。由于高复杂性原因,重点放在制造方案上,比如5轴技术。所需启动次数越少,效率就越高,我们工作就能越精确。Porsche向这个项目投入很多,非常信赖供应商。”

在最近DMG Mori DMU eVo加工中心的收购中,公司可能在不久会共同一家供应商处购买HSC 70 线性高速铣床。

 

 

 

 

 

 

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