埃马克 VL 1 TWIN：大幅降低锥齿轮的单件成本

2020年07月08日

乘用车领域的锥齿轮都是批量生产的。作为差速器的核心部件，供应商需要生产数百万个锥齿轮——这也就不足为奇了，因为每一个差速器中都有四个锥齿轮。此外，四轮驱动车辆（配备两个差速器）的数量也在增加。因此，锥齿轮的数量也随之增加，许多供应商也越来越重视这个工件的生产工艺。他们正在寻找新型机加工解决方案，以确保相当低的单件成本和一贯的高品质。埃马克为此研发的VL 1 TWIN双主轴上下料车床正是完美的解决方案：这款车床能在同一个加工区内高速同时加工两个相同的锥齿轮。此外，还可通过机器人单元和回转工作台轻松上料。由此可将节拍缩短至 4.5秒。

四轮驱动汽车风头正劲。比如在德国，新注册登记的四轮驱动汽车比例目前已达到大约 20％。在瑞典或瑞士等其他国家，这一比例甚至更高。目前这一发展趋势意味着锥齿轮的数量将急剧增加，这与汽车制造行业中的其他大批量部件一样，都面临着越来越大的成本压力。它的生产过程首先从复杂的锻造工艺开始，在锻造工艺中制造出锥齿轮工件特有的锥形齿。之后进行各种车削工艺：通过这种方式制造出与齿相对的锥形面、锥形面上的小侧边、内孔及一个端面。根据制造商的个性化生产解决方案，可直接在最终的硬车过程中执行这些工艺，或者也可以先对每个工件进行软车，然后再硬车。“不管采用哪种方法，我们的目标都是以经济高效、快速并且无缺陷的方式大批量生产产品”，埃马克的技术销售经理 Daniele Loporchio 解释说，“这正是我们设计 VL 1 TWIN 的初衷。此款机床非常适合直径不超过 75 毫米的各种锥齿轮的软车和硬车。”

节拍仅20秒

这款上下料车削中心的基本原理起到决定性的作用。它配备两条上下料主轴（占空比为 40% 时，可达到 9.9 kW/136 Nm），这两条主轴能以极高的速度同时加工两个相同的锥齿轮（OP 10–OP 10）。仅需五到六秒的时间，两根主轴就可以完成加工区的上下料。只需一次装夹，就可以在大约 25 到 40 秒（取决于工件尺寸和类型）的节拍内依次执行上述的加工步骤。同时平均换装时间不到六秒。一种特殊的夹紧解决方案可构成部件齿的“阴模”，并在整个过程中始终将其牢牢固定在适当的位置。此外，还可以使用 VL 1 TWIN 对固体材料钻孔。锥齿轮的中心孔就是这样产生的。一方面，这台机床的整体设计可以在极短的时间内实现极高的产量。另一方面，研发人员可通过严格的成本控制显著降低每一条主轴的成本。这样也能进一步降低单件成本。

同时关注工件质量

一系列典型的埃马克设备特性也确保了工件品质和工艺可靠性。例如 VL 1 TWIN 采用 Mineralit® 制成的机床床身，可明显降低车削过程中的振动。低振动所带来的直接益处便是可以延长刀具使用寿命，从而降低刀具成本。主轴箱可以自主移动。这样，如果在更换可转位刀片后，就能对两个工件的直径和长度（X/Z 方向）单独进行补偿。另外，X 轴（包括线性测量系统）中的无磨损线性驱动装置也同样重要。其加速度高达 8 m/s2，并且具有极高的稳定精度。所有线性轴中均配备闭环滚珠导轨，由此可进一步提高精度。

通过机器人为VL 1 TWIN上料

埃马克以非常灵活的方式开发了锥形齿轮的实际生产任务，包括其工件输送系统和连接件在内的具体生产任务，而且还能根据客户要求进行调整。工件传输的基础是一体化的上下料工件输送系统。为提高产量，埃马克研发人员可将 VL 1 TWIN 与性能强大的机器人单元和回转工作台组合。他们会根据工件形状精确地调整机械手。预先安装的工件堆垛器可简化运输以及上下料。通过这种方式，一方面可将节拍缩短至 4.5 秒，并且可以轻松构建单独的工艺流程。另一方面，还可以将测量、打标和清洁等其他工艺同时整合到同一节拍中。

另外，还可以使用之前提到的机器人单元，或者使用埃马克的TrackMotion 工件输送系统（OP 10-OP 10、OP 10-OP 10）为两台 VL 1 TWIN 上下料。在后一种情况下，由 TransLift（一个配备电动机械手的升降翻转滑台）从进料带上同时抓取毛坯件，并将它们运送到机床中。这样就可以快速连续地为两台机床上下料，不愧为一套性能强大的紧凑型四主轴解决方案。

对电动汽车同样重要

投资和生产成本低、节拍短、工艺可靠性高——在此基础上，机床制造商们已为锥齿轮生产任务做好理想的准备。“从传统内燃机到纯电动驱动器，差速齿轮对所有驱动器类型都非常重要。如果您希望使现在的生产系统现代化，并为不断增长的产量做好准备，那么您绝对应该关注一下这项技术”，Loporchio 最后强调说，“我们确信，VL 1 TWIN 是众多锥齿轮制造商的理想解决方案。”