通过使用KAPP NILES磨齿机,大众汽车在变速箱生产方面取得了长足的进步。

减少生产时间以确保竞争力是汽车工业最重要的挑战之一——亨利·福特在一个多世纪前就认识到了这一点。经过几十年的优化,很难进一步减少加工时间,同时保持相同的质量水平。尽管如此,德国小镇卡塞尔附近的大众汽车公司(VW)在使用KAPP NILES齿轮磨床的变速箱生产中成功实现了这一目标。

位于宝纳塔尔小镇的大众汽车工厂是该企业在德国规模较大的工厂之一,拥有约1.7万名员工。目前主要生产10个不同系列的乘用车变速箱。KAPP NILES的装配中心将部署在50%的生产线上。该公司总部位于巴伐利亚州的科堡,主要是作为可修整工具滚刀磨削的专家而闻名,这一过程结合了生产率和质量。

齿轮制造在34秒周期。(礼貌:马丁Witzsch)

每天880个变速箱

KAPP NILES机器也应用于生产DL 382双离合器变速箱的奥迪。用这种类型的变速箱,总共需要16个齿轮来换挡7个齿轮——10个研磨齿轮和6个磨光齿轮。生产单位每天24小时运行,每周5到6天,视需求而定。大众力争在生产单位实现一天的EPEI价值。EPEI代表“每一个部件,每一个间隔”,意味着上述变速箱的所有部件每天都可以生产出来。这种流线型的生产需要无缝的工艺和高度的灵活性。技术人员Christian Hahn负责DL 382双离合器变速箱的生产过程(图1)。

图1:Christian Hahn监督DL 382双离合器变速箱的生产。(礼貌:马丁Witzsch)

他在描述生产过程时说:“我们在车轮生产单元有5个KAPP NILES传动中心,在轴生产单元有2个。”“为了实现一天的EPEI值,我们每天更换两次车轮生产单元中的机器。这样,我们每天可以生产10个不同的轮子。”

灵活生产的挑战在于短周期。一台生产齿轮的机器每天生产880个齿轮箱,每天必须生产1760个零件。包括所有设置时间和故障,这将产生34秒的生产线周期时间。平均线路周期时间约为39至40秒。

KAPP NILES的应用技术人员Bernd Kümpel说:“一开始,每个循环节省5 - 6秒听起来不是很多,但如果结合起来,最多可以减少15%。”“如果我认为至少有40%的部分不能被影响,就必须将实际处理时间减少30 - 40%。从这个角度看,34秒确实是个挑战。”

在转换、修整和测量过程中节省宝贵的时间

总共部署了7台KAPP NILES机器,它们的空间要求低,非常适合大众的高度自动化生产。

这些包括:3个KX 100 DYNAMIC(图2),2个KX 260 TWIN在车轮生产,2个KX 160 TWIN在轴生产(图3)。

图2:车轮生产:KX 100 DYNAMIC。(礼貌:马丁Witzsch)
图3:在轴生产:kx160 TWIN。(礼貌:马丁Witzsch)

Hahn和Kümpel从一开始就同意,只有结合几种措施才能达到预期的周期时间。为了尽量减少每天的安装工作,Hahn确保在一台机器上生产的车轮有相同尺寸的孔。因此,他必须更换机器,而不是夹具。剩余的设置时间是最小化的智能设置概念的KX 100 DYNAMIC。对于一台机器,他只需要20到25分钟。

Kümpel表示:“半自动设置使kx100 DYNAMIC非常容易使用。”“你所需要的只是一把阿伦钥匙,用于整个安装操作。有了它,你就可以操作修整辊的液压膨胀夹紧卡盘。其他部件通过HSK接口(HSK =空心轴锥)连接,无需任何螺丝。”

在机器控制器上以菜单引导和易于理解的循环的形式提供额外的视觉辅助。通过完成分步过程和确认屏幕,操作员可以确保没有工作步骤被错误地执行或实际上被遗忘。这样就避免了高成本的失败。

工具使用全轮廓辊修整,允许圆柱形蜗杆的所有螺纹同时接近和成型。因此,使用5道次全型辊,可以在不影响质量的情况下减少一半以上的修整时间(图4)。

图4:采用5道次全型辊,在不影响质量的情况下,修整时间可减少一半以上。(礼貌:卡普奈尔斯)

综合测量系统是另一个重要的节省时间的方法。

“每次转换后,质量测量都要在机器外进行,”哈恩说。“事实上,我们继续要求这样做,但我已经可以通过机器本身的集成测量传感器来检查基本的、与质量相关的参数。这节省了很多时间,因为我们可以在获得外部测量结果之前开始生产。”

KAPP NILES机器的集成测量系统大大加快了重启过程。外部测量只是检查更多的齿,并生成测量报告,以监测齿轮。

开启新的机床技术

优化潜力的寻找也包括实际的磨削过程。3M™的Cubitron™II机床展示了一种非常有前途的方法,与传统可修整砂轮相比,它具有特定的几何三角形刀具头。

哈恩说:“有了这些,你可以更上一层楼。”“也就是说,在一根线中去除更多的材料,并且更快地去除。”

为此目的,KAPP NILES提供了相关的准备工作和大量的内部磨削测试,以便能够使用该机床与DL 382组件的好处。

Kümpel表示:“使用CII,你可以去除相当数量的刨花,而不会对组件造成任何热损伤。”“通过这种方式,与其他磨粉机相比,我们可以减少30%的时间消耗,具体取决于部件。”

节省空间和金钱

生产的特点是带链(或联动),贯穿整个大厅(图5)。在员工中,它获得了“高速公路”的绰号。可用空间有限。因此,高度紧凑的kx100动态机是首选。这种机型有两个独立的可旋转安装柱,每个柱有垂直移动的拾取轴和一个工件主轴。当工件被加工时,另一拾取轴放置已加工的工件,并将未加工的零件装入工件主轴上。工件在工作区域外对齐。这使得已经加速到加工速度的工件主轴可以在工作区域内旋转。非生产时间因此减少到最低限度。

图5:34秒的周期提供了高速公路上的交通。(礼貌:马丁Witzsch)
图6:从传送带装载和卸载是由一个传输单元完成的。(礼貌:马丁Witzsch)

一个传输单元(图6)负责从传送带上装卸货物。

Kümpel表示:“我们通常用皮带直接在机器下方移动。”“然而,这在这里是不可能的。通过传送装置,我们可以补偿皮带到机器的高度和距离。”

这种解决方案不仅结构紧凑,而且成本效益高。

Kümpel说:“集成自动化解决方案要贵得多,大约是机器价格的25%。”“一个简单的转移单元成本不到机器价格的10%。”

计划成功

在大多数情况下,转换和调试的时间是非常有限的。但这些雄心勃勃的目标已经实现。

“在整个过程中,我对现场支持和当地服务非常满意,”哈恩说。“我们相信机器的概念,并设法一起克服了任何障碍。特别是周期时间是一个关键方面。但是,我们做到了。”

为此,他们面临很多时间限制。2016年夏天进行了试运行,其中包括机器性能分析,每种类型的100个组件都被生产出来,并进行了100%的测量。9月的第一周开始制作。

除了周期时间,竖井生产中还克服了其他困难(图7)。

图7:长轴是空心的,因此相对不稳定,使得磨削过程特别具有挑战性。(礼貌:马丁Witzsch)

“轴是空心的,因此相对不稳定,”Hahn说。这就需要一种特殊的夹紧技术和一台能够吸收磨削过程中不可避免的振动的机器。kx160 TWIN能够做到这一点,得益于其坚固的设计和结构,这反过来有助于实现更好的磨削质量。”

如果需要立即提供服务,KAPP NILES已经在卡塞尔派驻了一名员工,仅为大众工厂提供支持。

Kümpel表示:“无论发生什么问题,我们的首要任务都是确保生产。”