埃马克 ECM 的多进程模块:电化学的高效性使汽车大规模制造提高到新水平

点击数:38 发布时间:2017-06-14
在汽车制造业, “平台战略”的理念非常简单,但是却十分有效:制造商不再针对每种款型生产完全独特的发动机、变速器和部件,而是针对类似车型大量使用“通用件”。
埃马克 ECM  的多进程模块:电化学的高效性使汽车大规模制造提高到新水平

汽车制造业, “平台战略”的理念非常简单,但是却十分有效:制造商不再针对每种款型生产完全独特的发动机、变速器和部件,而是针对类似车型大量使用“通用件”。这导致了产量大增,研发费用和单位成本降低。然而随之而来的生产热潮直接导致了一个问题,使用什么技术才能有效地管理产量增长——尤其是,大部分部件的加工要求越来越精准。正是在这一背景下,EMAG ECM 目前研发出新的机床,将电化学金属加工(ECM)这项革新技术与汽车部件的高速批量生产需求结合起来。目前,配备多进程模块(MPM)的新型 ECM 设备已在一家汽车供应商成功运行,它能够在数秒内,为汽车发动机生产出高质量的喷油嘴。

现代化汽车生产中,所面临的决定性挑战可以用“批量和质量”这一关键词很好地概括。各个部件必须高精度生产且无瑕疵地出厂。同时,各个加工步骤必须在短短几秒钟之内完成。柴油发动机的喷油嘴就是一个好例子:每个六缸发动机上配有六个喷油嘴。与此同时,相同的喷油嘴也可用于其他不同的发动机。因此,在原始设备制造商的生产网络中,供货商需要生产提供大量喷油嘴,并且每个喷油嘴的精度极高,所以燃油喷射过程将以同样的精确度进行。现在如何才能更有效地保证喷油嘴产量的增长? “当我们开始研发新型的 ECM 机床时,我们就考虑到此类和类似的部件”,EMAG ECM 公司管理层成员 Richard Keller 解释说,该公司是电化学金属加工(ECM)技术企业,隶属于埃马克集团,总部位于 德国小镇 Gaildorf,“我们的首要目标是在单台机床中,尽可能多的集成加工及辅助工艺——包括不同的 ECM 工位、工件输送系统以及最终清洗和保护涂层。为此可根据任务要求采用不同的工艺模块,其功能和数量均可根据工作任务灵活调整。每项工艺过程均通过内置的工件输送系统相互联接。最后,设备输送出完美无缺的部件。”


ECM巨大的优势使用户受益无穷。例如,即使在加工硬度极高的材料时,也可保证所使用刀具的磨损为最低,正如此处展示的整体叶盘加工。而且工件不会因受热而有任何损坏,加工精度在微米范围内。

行程短——占地小

这可为用户带来众多好处,这一点显而易见:一方面,一体化结构的机床占地小——例如清洗等工艺不再需要在外部设备中完成。另一方面,在结构紧凑的机床内行程非常短。借助集成的桁架输送系统将部件从一个模块输送到下一个模块。但所使用的 Bosch Rexrodt 夹持技术必须为此专门进行调整——目标是,与之前的系统相比,所需的占地空间减少一半,以确保机床的紧凑性。同时该技术具有高动态性及高精度性。最终实现通过现有模块以秒为单位对部件进行加工。

至于使用哪些清洗模块和 ECM 模块,则取决于所要生产部件的要求。所以,EMAG ECM 为每个客户个性化配置 MPM 设备。例如可将标准的四个 E CM 工位扩展至最多六个 ECM 工位。每个工位又可同时加工如 4、8 或者 12 个部件。同时该机床既可进行每个ECM工位单独的工艺加工(例如:OP 10、OP 20、OP 30 和 OP 40),或者同时进行所有ECM工位工艺重复加工(例如:4 x OP 10),以进一步提高机床的生产量。无论哪种选择,用户都可从电化学金属加工技术中受益。例如可以将使用的刀具磨损降至最低。此外整个加工过程不会对工件造成热损伤。因为它是通过一种几乎不接触的技术实现:借助直流电源或脉冲源将工件化作为阳极而刀具化作为阴极。在这两种电极之间流动的电解液可以分离工件上的金属离子。由于镜像原理,刀具阴极的形状即可塑造所需的工件几何形状,所以材料仅在需要的地方被移除。此项技术大大简化了一系列部件的工序,同时ECM 技50 术无需再加工毛刺。“一个巨大的好处是,客户无需投资去毛刺机床而且还减少了机床的占地面积”。Keller 强调说。


基本原理起到极大作用:在液体状电解液中,阳极和阴极之间会产生电荷交换,其以极高的精度对工件进行有针对性的加工。

汽车制造行业中的多种应用可能性


在“喷油嘴”的示例中,配备多进程模块的新型 ECM 设备在使用中已凸90 显多项优势。单个喷油嘴的加工仅用时 15 秒。

在“喷油嘴”的示例中,配备多进程模块的新型 ECM 设备在使用中已凸显多项优势。加工单个喷油嘴仅需 15 秒,在一台机床中,配备的四个 ECM 工位、两个清洗工位和一个保护涂层工位,每个ECM工位都可以同时加工4个工件。此外,整个加工过程达到了无法想象的精确度。在个性化配置的 MPM 机床上还可加工其它什么部件?“汽车制造中适合的部件范围非常广泛”,Keller 回答说。“其范围可涉及从涡轮及其外壳,以及凸轮和活塞以及各种传动元件,诸如同步件和驱动轴等。根据要求,使用 ECM 可完成表面加工、钻孔和拉削工序或者去毛刺等工作。”


埃马克 ECM 的新型 MPM 机床:在最小空间内实现部件的各种加工进程。

大批量、高精度、占地小——EMAG ECM 专家坚信所设计的 MPM 方案的定会成功。汽车制造业中,产量的普遍提高在某种意义上说,总体趋势是与此概念不谋而合。此外,也可以考虑将一台精巧的 MPM-ECM 机床集成到大型 EMAG 机床工序链中。例如,它可完成从车削和磨削到最终的 ECM 去毛刺或 ECM 拉削。“我们新技术的紧凑型构造开辟了全新的可能性”,Keller 最后肯定道。